JPH11257612A - ラジアントチューブの支持構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のラジアントチューブの支持構造では、
ラジアントチューブの変形によりラジアントチューブの
寿命が決定され、寿命が短い。 【解決手段】 上下方向に略対称となるように加熱炉３
の炉幅方向へ架け渡されて配置されるラジアントチュー
ブ２のＵ字状屈曲部2aの頂点近傍に炉幅方向へ突出して
固定される突設部11と、加熱炉３の内壁面に固定されて
突設部11を搭載して支持する支持部14とを備え、突設部
11が、支持部14の上面に当接する丸棒材13を有するとと
もに、上下対称形状を呈する支持構造10である。この支
持構造10によれば、ラジアントチューブ２が変形して
も、上下反対に設置することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱処理炉等の加熱
炉の炉内に配置されるラジアントチューブの支持構造に
関し、より具体的には、例えばストレート形、Ｕ形、Ｔ
形、Ｗ形またはＯ形等の、加熱炉内において少なくとも
上下方向について略対称となる姿勢で配置されるラジア
ントチューブの支持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、ラジアントチューブは、
雰囲気ガスを使用する熱処理炉等の加熱炉の熱源となる
放射伝熱管であって、通常、口径が90〜200mm 程度の耐
熱合金チューブをＵ字状に屈曲したＵ形管や、Ｗ字状に
屈曲したＷ形管等である。図８はＵ形のラジアントチュ
ーブ１を示す説明図であって、図８(a) は正面図、図８
(b) は側面図である。また、図９はＷ形のラジアントチ
ューブ２を示す正面図である。

【０００３】図８に示すように、Ｕ形のラジアントチュ
ーブ１は、加熱炉３の炉壁面3aに設けられた支持部４
と、ラジアントチューブ１のＵ字状屈曲部1aの頂点に突
設された突設部５とにより、加熱炉３の炉幅方向 (図８
(a) における左右方向) へ架け渡されて多数配置され
る。

【０００４】また、図９に示すように、Ｗ形のラジアン
トチューブ２は、加熱炉３の炉壁面3aに突設された支持
部６と、ラジアントチューブ１のＵ字状屈曲部2aの頂点
に突設された突設部７とにより、加熱炉３の炉幅方向
(図９における左右方向) へ架け渡されて多数配置され
る。

【０００５】そして、これら多数のラジアントチューブ
１、２の内部で、灯油やガス等の燃料を燃焼させること
によりラジアントチューブ１、２を加熱し、ラジアント
チューブ１、２の外面からの放射熱により被加熱材を加
熱する。このラジアントチューブ１、２を用いた加熱炉
３によれば、炉内雰囲気ガスが汚染されないため、被加
熱材を安定した雰囲気で加熱することができる。

【０００６】このラジアントチューブ１、２は、加熱さ
れることにより熱膨張し、特に炉幅方向への寸法変化が
著しくなる。したがって、ラジアントチューブ１、２を
支持部６に固定してしまうと、加熱に伴う熱膨張によ
り、ラジアントチューブ１、２には応力が作用し、熱膨
張の程度によってはラジアントチューブ１、２の破損に
至る。そこで、ラジアントチューブ１、２は、炉幅方向
に関して変位することができるようにして支持される。

【０００７】例えば図９に示すように、従来、ラジアン
トチューブ２は、３つのＵ字状屈曲部2aの頂点にそれぞ
れ突設された３つの突設部７が、炉壁面3aに取り付けら
れた支持部６に搭載されて支持される。突設部７の支持
部６との当接面には、半球状部7aが設けられる。これに
より、ラジアントチューブ２が熱膨張すると、半球状部
7aが支持部６の上面に接触しながら、突設部７が支持部
６に対して炉幅方向へスライドすることができる。

【０００８】このようなラジアントチューブの支持構造
と類似の支持構造が、実開昭63−31456 号公報によって
も提案されている。図10は、この提案にかかるラジアン
トチューブ２の支持構造を示す部分正面図である。突設
部７の底面には、半球状突起８が設けられており、突設
部７は、この半球状突起８を介して支持部６と当接す
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ラジアント
チューブは、ある程度の期間使用すると、酸化減肉と自
重とによって徐々に変形する。図11は、変形したラジア
ントチューブ２を示す正面図である。また、図12は、図
11におけるＡ部付近を拡大して示す説明図である。

【００１０】図12に示すように、ある程度の期間使用す
ると、Ｕ字状屈曲部2aの頂点に突設された突設部７と炉
壁面3aに取り付けられた支持部６の端部6aとが接触して
しまう。したがって、ラジアントチューブ２が炉幅方向
へ熱膨張しようとしても、支持部６の端部6aによりラジ
アントチューブ２の炉幅方向へ変位が拘束される。この
ため、熱膨張のエネルギーがラジアントチューブ２に作
用して、図11に示すように、ラジアントチューブ２を早
期に曲損させてしまう。

【００１１】ここで、ラジアントチューブ２の寿命は、
本来、酸化減肉により決定されるものであるが、酸化減
肉よりも早期曲損によりラジアントチューブ２の寿命が
決定されてしまい、結果としてラジアントチューブ２の
寿命を著しく短くしてしまう。

【００１２】また、図11に示すように曲損したラジアン
トチューブ２を、上下反対に取り付けることができれ
ば、曲損したラジアントチューブ２の寿命を延長するこ
とができる。図13は、図11に示すように曲損したラジア
ントチューブ２を上下反対に設置した状況を示す正面図
である。

【００１３】しかし、曲損したラジアントチューブ２を
上下反対に設置すると、図13に示すように、突設部７と
支持部６との取り合い寸法が変わってしまい、支持部６
により半球状部7aを介して突設部７を支持することがで
きなくなってしまう。そのため、曲損したラジアントチ
ューブ２を上下反対に設置することにより、ラジアント
チューブ２の延命を図ることもできなかった。ここに、
本発明は、上記課題に鑑み、ラジアントチューブの寿命
を延長することができるラジアントチューブの支持構造
を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ラジアント
チューブの突設部を少なくとも上下方向について対称形
状とするとともにこの突設部に丸棒材を配置し、この丸
棒材を支持部の上面に当接させることにより、突設部を
支持部に対して炉幅方向へ変位自在に配置するととも
に、ラジアントチューブが変形した場合にも、支持部材
に対する丸棒材の相対位置を不変とすることができるこ
とを知見し、さらに検討を重ねて、本発明を完成した。

【００１５】ここに、本発明の要旨とするところは、少
なくとも上下方向に略対称となるように加熱炉の炉幅方
向へ架け渡されて配置されるラジアントチューブのＵ字
状屈曲部の頂点近傍に炉幅方向へ突出して固定される突
設部と、加熱炉の内壁面に固定されて突設部を搭載して
支持する支持部とを備え、突設部が、支持部の上面に当
接する丸棒材を有するとともに上下対称形状を呈するこ
とを特徴とするラジアントチューブの支持構造である。

【００１６】上記の本発明では、突設部が、垂直断面形
状が略台形である本体部を有し、丸棒材が、本体部から
加熱炉の炉長方向へ突き出て固定または軸支されるとと
もに、炉長方向への突出部により支持部の上面に当接す
ることが、例示される。

【００１７】また、これらの本発明では、丸棒材と突設
部および／または支持部との接触部には、接触抵抗を低
減する摺動材が設けられることにより、ラジアントチュ
ーブに作用する応力を低減でき変形をできるだけ抑制で
きるため、望ましい。

【００１８】さらに、本発明では、ラジアントチューブ
は、ストレート形、Ｕ形、Ｔ形、Ｗ形またはＯ形等の、
少なくとも上下方向に略対称となるように加熱炉の炉幅
方向へ架け渡されて配置されるラジアントチューブであ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】(第１実施形態)以下、本発明にか
かるラジアントチューブの支持構造を、添付図面を参照
しながら、詳細に説明する。なお、以降の各実施形態の
説明は、Ｗ形のラジアントチューブを例にとって、行
う。

【００２０】図１は、本実施形態のラジアントチューブ
２の支持構造10を示す正面図である。また、図２は、こ
の支持構造10を示す三面図であって、図２(a) は上面
図、図２(b) は正面図、図２(c) は側面図である。さら
に、図３は、この支持構造10を示す斜視図である。図１
〜図３を参照しながら、本実施形態の支持構造10を説明
する。なお、図９を参照しながら説明した支持構造と同
一の部分については、同一の図中符号を付すことによ
り、重複する説明を適宜省略する。

【００２１】図１〜図３に示すように、本実施形態の支
持構造10は、突設部11と支持部14とを備える。なお、本
実施形態のラジアントチューブ２はＷ形であるため、３
つのＵ字状屈曲部2aを有する。したがって、本実施形態
の支持構造10も３つ設けられる。これらの支持構造10
は、全て同一の構造であるため、以降の説明はそのうち
の一つを参照しながら、行う。

【００２２】(突設部11)突設部11は、本実施形態では、
図２(b) に示すように、四角部が面取りされた台形形状
の垂直断面形状を呈する本体部11a を有する。この本体
部11a は、取付部材12に、例えば溶接によって接合され
ており、取付け部材12は、加熱炉３の炉幅方向へ架け渡
されて配置されるラジアントチューブ２のＵ字状屈曲部
2aの頂点近傍に、例えば溶接によって接合される。

【００２３】また、本体部11a の先端側には、図２(a)
に示すように、炉長方向へ向けた貫通孔11b が穿設され
る。この貫通孔11b には、丸棒材13が回動自在に挿嵌さ
れる。丸棒材13の両端側13a 、13b は、本体部11a から
露出した状態とされる。なお、本実施形態では、丸棒材
13を本体部11a に対して回動自在に配置したが、固定し
てもよい。これにより、本実施形態では、突設部11は、
炉長方向および上下方向に関して、略対称となるよう
に、炉幅方向へ突出して固定される。

【００２４】(支持部14)丸棒材13の両端側13a 、13b
が、支持部14に搭載されて支持される。本実施形態で
は、支持部14は、加熱炉３の内壁面3aに固定されて両端
側13a 、13b がそれぞれの上面に当接することにより突
設部11を搭載・支持する２本の支持棒14a 、14b により
構成される。

【００２５】本実施形態の支持構造10は、以上のように
構成される。次に、本実施形態の支持構造10により支持
されたラジアントチューブ２について、ある程度の期間
の使用により変形が発生した場合を説明する。図４は、
本実施形態の支持構造10により支持されたラジアントチ
ューブ２の変形時を示す正面図である。

【００２６】まず、本実施形態の支持構造10によれば、
ラジアントチューブ２が熱膨張により炉幅方向に変位し
ても、突設部10に設けられた丸棒材13が支持棒14a 、14
b の上面に当接しながら回転するため、ラジアントチュ
ーブ２を炉幅方向へ変位させながら支持することができ
る。

【００２７】そして、本実施形態によれば、ラジアント
チューブ２が変形して下方に下降しても、下降する突設
部11に対して丸棒材13が回転するため、丸棒材13は支持
棒14a 、14b の上面に接触し続ける。すなわち、ラジア
ントチューブ２が変形しても、丸棒材13と支持部14との
相対的な位置関係は、図４に示すように、変化しない。
そのため、曲損したラジアントチューブ２を上下反対に
取り付けることができる。

【００２８】図５は、本実施形態の支持構造10により支
持され、曲損したラジアントチューブ２を上下反対に取
り付けた状況を示す正面図である。同図に示すように、
曲損したラジアントチューブ２を上下反対に設置して
も、丸棒材13と支持部14との相対的な位置関係、すなわ
ち突設部11と支持部14との取り合い寸法が変わらないた
め、支持部14により、丸棒材13を介して突設部11を支持
することができる。そのため、曲損したラジアントチュ
ーブ２を上下反対に設置することにより、ラジアントチ
ューブ２の延命を図ることができる。

【００２９】このように、本実施形態のラジアントチュ
ーブ２の支持構造10によれば、曲損したラジアントチュ
ーブ２を上下反対に設置できたため、ラジアントチュー
ブ２の寿命を、酸化減肉による寿命と略同程度まで延長
することができた。

【００３０】(第２実施形態)図６は、第２実施形態のラ
ジアントチューブ２の支持構造10−１を示す三面図であ
って、図６(a) は上面図、図６(b) は正面図、図６(c)
は側面図である。なお、以降の各実施形態の説明は、第
１実施形態と相違する部分について行うこととし、共通
する部分については同一の図中符号を付すことにより重
複する説明を適宜省略する。

【００３１】本実施形態では、丸棒材13の外周面に、例
えばSi、Na、Mg、Ca、Feを成分とするアルミナ等を使用
したセラミックスリーブ15を、摺動材として設けてあ
る。これにより、丸棒材13と突設部11および支持部14と
の間の摺動抵抗が低減され、ラジアントチューブ２に作
用する負荷に基づいた変形を低減して、ラジアントチュ
ーブ２の寿命を第１実施形態よりも延長することができ
る。

【００３２】(第３実施形態)図７は、第３実施形態のラ
ジアントチューブ２の支持構造10−２を示す三面図であ
って、図７(a) は上面図、図７(b) は正面図、図７(c)
は側面図である。

【００３３】本実施形態では、支持棒14a 、14b の上面
に、例えばSi、Na、Mg、Ca、Feを成分とするアルミナ等
を使用したセラミックプレート16を装着してある。これ
により、丸棒材13と支持部14との間の摺動抵抗が低減さ
れ、ラジアントチューブ２に作用する負荷に基づいた変
形を低減して、ラジアントチューブ２の寿命を第１実施
形態よりも延長することができる。

【００３４】

【変形形態】各実施形態の説明では、Ｗ形ラジアントチ
ューブを用いたが、本発明にかかる支持構造は、かかる
形態には限定されず、少なくとも上下方向に略対称とな
るように加熱炉の炉幅方向へ架け渡されて配置されるラ
ジアントチューブに同様に適用される。Ｗ形以外に、ス
トレート形、Ｕ形、Ｔ形、Ｏ形等の各種ラジアントチュ
ーブが例示される。

【００３５】また、各実施形態の説明では、突設部が、
垂直断面形状が略台形である本体部を有する場合を例に
とったが、これはあくまでも例示であって、本発明にお
ける突設部は、支持部の上面に当接する丸棒材を有する
とともに上下対称形状を呈するものであれば、その形状
は何ら問わない。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
り、ラジアントチューブの寿命を延長して、ラジアント
チューブの保守および交換コストを顕著に低減すること
が可能となった。かかる効果を有する本発明の意義は、
極めて著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態のラジアントチューブの支持構造
を示す正面図である。

【図２】第１実施形態のラジアントチューブの支持構造
を示す三面図であって、図２(a) は上面図、図２(b) は
正面図、図２(c) は側面図である。

【図３】第１実施形態のラジアントチューブの支持構造
を示す斜視図である。

【図４】第１実施形態の支持構造により支持されたラジ
アントチューブの変形時を示す正面図である。

【図５】第１実施形態の支持構造により支持され、曲損
したラジアントチューブを上下反対に取り付けた状況を
示す正面図である。

【図６】第２実施形態のラジアントチューブの支持構造
を示す三面図であって、図６(a) は上面図、図６(b) は
正面図、図６(c) は側面図である。

【図７】第３実施形態のラジアントチューブの支持構造
を示す三面図であって、図７(a) は上面図、図７(b) は
正面図、図７(c) は側面図である。

【図８】Ｕ形のラジアントチューブを示す説明図であっ
て、図８(a) は正面図、図８(b) は側面図である。

【図９】Ｕ形のラジアントチューブを示す正面図であ
る。

【図１０】実開昭63−31456 号公報により提案されたラ
ジアントチューブの支持構造を示す部分正面図である。

【図１１】変形したラジアントチューブを示す正面図で
ある。

【図１２】図11におけるＡ部付近を拡大して示す説明図
である。

【図１３】図11に示すように曲損したラジアントチュー
ブを上下反対に設置した状況を示す正面図である。

【符号の説明】

２ ラジアントチューブ 2a Ｕ字状屈曲部 ３ 加熱炉 10 支持構造 11 突設部 13 丸棒材 14 支持部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも上下方向に略対称となるよう
   に加熱炉の炉幅方向へ架け渡されて配置されるラジアン
   トチューブのＵ字状屈曲部の頂点近傍に前記炉幅方向へ
   突出して固定される突設部と、前記加熱炉の内壁面に固
   定されて前記突設部を搭載して支持する支持部とを備
   え、 前記突設部は、前記支持部の上面に当接する丸棒材を有
   するとともに、上下対称形状を呈することを特徴とする
   ラジアントチューブの支持構造。