JPS5841625A - 爆薬の爆発により管を膨脹させて管板に結合させるための装置 - Google Patents

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】 本発明は、爆薬の爆発により管と管板の接合部を形成す
るだめの装置に関し、特に、管と管板の間にンール部材
を用いるようにした接合部形成装置に関する。

現行の熱交換器は、一般に、管板に挿設された複数の熱
交４−管を有しており、それらの管内を通る第１流体と
、管を覆って鮨、れる第２流体とを熱交換させる。

これらの管を管板内に固定するだめの技法としてはいろ
いろな技法が開発されている。例えば、管を管板の孔に
挿入し、マンドレルなどをＩＴＩいて管を機械的に膨張
させて管板の孔に固定させる方法があるが、この方法は
、低圧用の管に限宇される。高圧用の管の場合には、管
の端部を管仮に溶接し、その後管を管板の孔内で膨張さ
せて管板に固定させるのが普通である。また、圧延によ
って、即ち、管の全表面に半径方向外方の力を加えるこ
とによって管板内で管を機械的に膨張させることもでき
る。

しかしながら、これらの技法は、局部的な金属管の変形
を生じること、管を全体的に長手方向に伸長させること
、管の溶接部に軸方向の応力が加えられること、および
管壁に圧縮ひずみが生じることなどの幾つかの欠点を有
している。

これらの欠点を克服するために、管と管板との接合部を
爆薬を用いて形成する技法が開発された。

この技法によれば、管と管板との間のオーバーラツプ部
分に爆薬挿入体を装填し、それを爆発させて管を均一に
膨張させ管板の孔の内壁に圧着させる。この技法は、棒
めて有効であったが、若干の制約を有Ｉ−ている。例え
ば、管と管板とが弾性率お」：び／−１：たは熱膨張率
の点で互いに適合しないような４１７Ｉネ゛１でそれぞ
れ形成されている゛場合、最適の管膨張を達成すること
ができないので管と管板との間の界面の漏れ市めの完全
性を弱めることになる１、寸だ、管および爆薬挿入体は
、適正な寸法づけを得るために管板の表面に溶接しなけ
ればならず、それは、時間のかかる作業であり、それだ
け製造費が高くなる。

更に、熱交換器の作動高度が高いか、あるいは管板の厚
みがし１ノいか、あるいは周囲環境が腐食性である」ハ
合ｄ°、管と管板との間に十分に漏れ止めを設定するこ
とは困ガｔである。

従って、本発明の［１的は、管と管板の開口内で爆賂の
爆発によって賦形することにより管を管板内に固定する
だめの装置を提供することである。

本発明の他の目的は、たとえ管と管板とが互い□に適合
しない材料で形成されていたとしても、高い漏れ止め性
を保証するような態様で管と管板の内孔内で膨張させる
ことができるようにしだ管固定装置を提供することであ
る。

本発明の更に他の目的は、作動θ１λ１身が低く、管板
が薄く、周囲環境が腐食性である場合でも、漏れ止めが
確保されるようにした」−記形式の装ｆ１ｕをよシ賦形
する前に管および／捷たけ爆薬挿入体を管板に溶接する
必要性のない１；記形式の装置を１）？供することであ
る。

本発明の他の目的は、管と管板との間の！、ｌ、ｌ、面
にシールリングを設けることを特徴とする」；記形式の
装置を提供することである。

本発明の斜上およびその他の１］的ならびに利点は、添
付図を参照して記述した本発明の、灯ましい実施例の説
明から一層明らか（でなろう。

第１図を参照すると、複数の熱交換管１２を保持する管
板１０が示されている。各管Ｊ２の一端は、管板の開口
を貫通して管板の他方の側の領域に連通している。第１
図には、管板１０と管１２の一部分だけしか示されてい
ないが、熱交換器はこの管板を囲包し、第１熱交換流体
および第２熱交換流体のための適当な入口と出口を有す
る容器を備えている。この神の熱交換器の場合、管１２
をＵ字形とし、その両端を管板１０を貫通して延長させ
ることができる。第１熱交換流体が第１図でみて管板１
０の下側の領域から各管１２の一端に流入する」：うに
する仕切板が設けられており、第１熱交換流体は、管内
を通る間に管板の上方で容器内を通る第２熱交換流体と
熱交換し、管の他端を通って管板の下の領域へ流出する
。

第２図は、管と管板との界面に沿って漏れ止密封を確惺
するような態様で管を管板内に爆薬の爆発によって組み
つけるだめの本発明の装置と共にｖ１２を管板１０の開
口に挿入したところを示す。

１４は管板ｌＯの内壁に形成された連続した（途切れの
ない）溝である。溝１６は、断面長方形であシ、この溝
内にエラストマー月製の７−ルリング１６をぴったり嵌
着させ、シールリングが管１２の外表面に圧接するよう
にする１゜ 管１２内には軸方向の中心部材２０と、筒状部材２２と
、それらの両者の間に延設した嘴状部（」２４とから成
る挿入体１８が装着されている３、筒状部材２２は、管
１２の内径より僅かに小さい外径を有しており、筒状部
材２２、従って挿入体１８全体を管１２内に正確に位置
づけするために、筒状部材２２の一端には管１２の端部
に係合する肩部２６を設けである。部ｆＡ’　２０と２
２の長さは図示のように管内に装着されたとき、管１２
と管板１０との嵌合部分とほぼ間延をなすように定めて
あシ、環状部材２４の長さは、管１２の端部に近接して
空隙２８を形成するように部材２０．２２の長さよシ短
くしである。

筒状部材２２の端部には、中心部材２０の端部分を管１
２に対して位置づけする役割を果すキャップ２９を嵌め
る。

中心部材２０には所定数の爆薬粒子（グレイン）を包含
させる。通常、中心部材の軸線に沿って均一・に長さ１
ｆｔ当り２５個ないし４０個の爆薬粒子を包含させる１
、この１］的に適するものとしては「プリー７コービ」
と称される材料がある。「プリマコ−１：′」は、爆薬
粒子を繊糾体またはプラスチック体内に即設することに
よって形成されたものである１、 １暴埜のｆ＞Ａ発によって生じた力を管１２の内壁へ伝
える役割を果す筒状部材２２および環状部材２４ｄ１、
中心部側２０と共に押出成形し、次いで所望の長さに切
断することができる。肩部２６の領域で中心ｉ’ｉｌｔ
　ＡＡ’　２０の周りに存在する空隙２８は、管１２の
自由端を介して過度の力が伝えられるのを抑制する働き
をする１、力伝達部材２２．２４は、ポリエチレン、寸
たｄ、それと実質的に同じ特性を有する他の熱可塑Ｖ１
硬化性樹脂で形成することができる３、 第３図は、爆薬が、爆発され、それに伴って管１２およ
びシールリング１６か膨張せしめられ、管板１０の内ｕ
、ｙに１−１−着さｉ′またところを示す。管Ｊ２の一
部分１２ａは、管の他の部分より大きく膨張してリング
１６に圧接し溝１４内へ圧入している。

これによりリング１６を相当な圧力で封じ込め、それに
よって管１２と管板１０との間の界面に沿っての漏れ止
め性を高める。

この優れた漏れ市めは、たとえ管１２と管板１０とが膨
張率の点からみて互いに適合しないような材料で形成さ
れていたとしても得られる１、従って、例えば管１２を
アルミニウム捷たはチタンで形成し、管板１０を炭素鋼
で形成することができる。

シールリング１６は、ゴムやプラスチックなどのエラス
トマー材で形成してもよく、あるいは管１２および管板
１０の素材と適合する弾性率を有する金属リング寸たは
金属バンドから形成してもよい。

第４図の変型実施例においては、管板１０に拡大穴の形
とした溝３０が形成されている。？７／＃３０は、図で
みて管板１０の下面から一］−下両面間の中間点にまで
半径方向内方ヘテーノ々した断面形状を有している。溝
３０は、慣用のリーマ−加工によって管仮に形成するこ
とができる。

管１２の外１．５１而と溝３０の壁との間に管板１０の
下面から少し上方の位置にシールリング３２を介設する
１、シールリング３２は、第２〜３図の実施例のリング
１６より僅かに小さい断面積を有している。

第４図の実施例の挿入体１８は、第２図の実施例のそれ
と同じであるが、筒状の力伝一部材２２から肩部２６が
省除されている点が異る。

第５図は、爆薬の爆発によって膨張せしめられ、管板ｌ
Ｏの内壁即ち開口の壁に圧着させた後の第４図の管１２
を示す。管の下端部分は外方に拡張されて溝３０の輪郭
の合致しており、下端部分がシールリング３２に圧接し
た結果として僅かに内側に膨出した部分１２ｂが形成さ
れている。

？ｐ、６図は、第４図の実施例に類似した更に別の実Ｍ
ＩＩ例を示す。第６図の実施例も、管板１０の内壁に溝
３０と同様の細長い溝３４を形成されている。７１′／
１３４の下端部分は、均一径であるが、残りの部分は図
示のように上方にいくにつれて内方ヘテーパしている。

溝３４には、その大部分を占めるように細長い、はぼ円
筒状のシール部４′Ａ’　３　Ｇが装着されている。シ
ール部材３６の外面はｒｔｔｔ３４の形に合致している
が、ノール部Ｈの内向は、外面の長さより短く、管１２
の外面の一部分に係合している。第６図の実施例の挿入
体１８は、第４図の実施例のそれ店同じである。

第６図の管１２は、爆薬の爆発によって膨張せしめられ
、管板１・０の開口の壁に圧着された後は、第７図に示
されるような形をとり、その下端部分は外方にチー・々
して円筒状シール部材３６に圧着される。

第４および６図のシール部拐３２．３４も、第２図の実
施例の場合と同様に、管１２の膨張の結果として圧力下
で封じ込まれ、管と管板との界面に漏れ止めを設定する
。

斜上のように、本発明のどの実施例も、管とそれに対応
する管板の部分との間に優れた漏れ市の界面を形成し、
しかも、両者の間にシーリングを介設したことにより互
いに適合性をもたない材利で形成された管と管板を使用
することを可能にする。、捷だ、本発明の装置は、溶接
を全く必要とせず、操作が容易で能率的であり、低い作
動温度、薄い管板、および／または腐食性の周囲循環の
場合にも使用することができる。

本発明のもう１つの利点は、管と管板との熱膨張率の差
にＪ：リシール部拐の封じ込めの面積が変化したとして
も、シール部材が弾性であるため漏れ１にめの完全性が
維持されることである。

本発明はここに開示された実施例に限定されるものでは
なく、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、
いろいろな変更や改変が可能である３、 ＋４、図面の簡単な説明 第１図は複数の熱交換管を有する典型的な熱交換器の管
板の部分断面図、第２図は本発明の装置を含む管／管板
の界面を示す拡大図、第３図は管板内で爆薬の爆発によ
って賦形された後の管を示す断面図、第４図は本発明の
装置の変型実施例を示す断面図、第５図は管板内へ爆薬
の爆発により圧着された後の管を示す第４図と同様の図
、第６図は本発明の装置の更に別の実施例を丞す断面図
、第７図は管板内へ爆薬の爆発により圧着された後の管
を示す第６図と同様の図である。

図中、１０は管板、１２は管、ｌ　４１７１．’　ｍ、
１６はシールリング、１８は挿入体、２０１１Ｊ、中心
部刊、２２は筒状部材、２４は環状部材１、 特許出願人　　フォスター・ホイーラー・エナージイ・
ト 手続　補　正　書（方式） 昭和５７年１０用１４日 特ＩＦＩ庁長官若杉和夫　殿 １　・＋１１’ｌのノｒ示 昭Ｉ＋　５７τ１−！侍　許　願第９７８９０号２、発
明の名称　曝薬の爆発によシ管を膨張させて３−　　ｈ
ｌｉ’、＋Ｔ’、Ｖ−ｉＺｐ　　　管板に結合させるた
めの装置型ＰＩとの関係　！侍許出願人 １１所 氏　　’（＋　（名称）　　フォスター°ホイーラー°
エナージイ。

コーポレイション １’ｉ、　　Ｆ＋ｌｉ　’ｉ１′、に、しり増加する発
明の数（２）図面（浄店、内容に変更なし） （３）委任状及び訳文 ８　補正の内容　別紙。とおシ １３３−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 管を管板の開「１内に固着させるだめの装置において、
   前記開口を画定する管板の壁に形成された溝内に配設さ
   れた」賀状シール部拐と、前記管内に挿入するだめの挿
   入体とから成り、該挿入体は爆薬を包含した中心部月と
   、肢管と管板との間の界面を密封するために前記爆薬か
   らその爆発力を肢管の内１近お」：び前記シール部制に
   伝達するだめに該中心部材と管の内壁との間に延設され
   た力伝達部４Ａとから成ることを特徴とする装置。