JPS61173018A - マントル付放射伝熱管用煙管 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、それぞれ外周に突出するスペーサを億え、
少なくとも１ａｌはセラミックで形成され、互いに端部
で連結された管部材を具備し、マントル付放射伝熱管に
組込まれる煙管で、上記スペーサは該煙管を囲むマント
ル筒を支持するように形成された、工業用バーナに用い
られるマントル付放射伝熱管用の煙管に関する。

［従来の技術］ 上述の放射伝熱用煙管はすでに知られており、該煙管は
耐用年数を低下させることなしに、バーナの動作中、特
にバーナの発停動作の際に生ずる大きな熱荷重に関わら
ず円滑に動作出来る点で勝れている。その−例□は英田
特許公報第７１６５７９号に記されている。この例では
、煙管の全長を貫通するセラミック類の管が用いられて
いる。

この従来発明のマントル付放射伝熱管は破損の危険性が
高く、横方向に取付けられた場合には特に危険性が高い
。その理由は、煙管を間隔を隔てて取囲む金属鋳物製の
マントル筒は、温度の影響を受けたとき、長さの変化の
みでなくある程度のたわみを生ずるからであり、このよ
うな長さの変化及びたわみに対して、一体的に形成され
比較的高い剛性を有するセラミック製煙管は耐えられな
いからである。

セラミック類の煙管に、ある程度の弾性を与える発明と
して英国特許公報用５６４　５２３号、米国特許公報用
２４７８　７３２号に開示されたのは、端部で緩く同軸
に組立てられている円柱形の管部材又は環状リング部に
よって煙管が形成されている構成である。接続箇所で管
部材を相互に確実に移動可能とするために、管部材の端
面に形成されたノツチとばねが用いられており、この場
合、煙管軸に対して直角の面内に半径方向外側に開口す
る環状ギャップが形成される。金属製のマントル筒とセ
ラミック岐の煙管の長さが種々の変化、又は、マントル
筒に生ずるたわみにより、密接する両管部材の間の環状
ギャップが、一部分でも開いた状態となった場合には、
高熱のフレームガスの流れが煙管の内部から外部に向け
て発生し、半径方向に進んで金属製のマントル筒に衝突
する。

マントル筒の内側と煙管の間の環状空間から流れるかな
り冷たい排気ガスに内周面を常時さらされているマント
ル筒は、上記フレームガスによる部分的過熱によって大
きな熱過負荷をかけられるので、直ちに破壊するか、破
壊に至らぬとしても何等かの機能低下を生ずる。これは
正常運転に対応する寿命時間内に於ても同じである。

比較的壁の厚いセラミック製管部材又は環状リング部は
、内側及び外側に種々の温度の影響を受けて、亀裂を生
じ易いことは既に知られている。

この意味で西独特許公報用１５５１　７６２号の場合の
ように環状のリング部から成る接続箇所を多くの扇形の
部品を用いて組立てる構造は、周知であると言ってよい
。比較的小さくてすみ上述の不都合を回避するために大
きな温度勾配に対して敏感に変化しない部品によって組
立てられ、しかも可撓性に富むセラミック製煙管が開発
されたが、煙管全体に必要な弾性を与えるため、個々の
部品は、セラミック類の密封用セメントによって結合さ
れ、そのためにコスト高なものとなるという不都合、及
びセラミック製部品が損傷すると、煙管全体を取替えな
ければならないという不都合が生じた。それは密封用セ
メントで結合された部品の一部が損傷しても、該一部の
みを交換することが出来ないからである。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明が解決しようとする問題点は、簡単な構造であっ
て、しかも煙管を取囲む金属製のマントル筒に局部的過
熱が発生するのを防止できるとともに、組立と修理が容
易であり、かつ耐久性と可撓性を有するセラミック製煙
管を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために、産業上の利用分野に記載
した本発明のマントル付放射伝熱管用煙管は次のように
形成されている。すなわち、管部材は一端にスリーブが
形成され、該管部材の他端は連結される他の管部材の他
端に遊嵌され、煙管のスリーブを用いた結合部の外側に
は、セラミック類のカバーリングが遊嵌され、該カバー
リングは管部材の軸方向に、該管部材の上記他端に形成
された小直径部と重なるように延び、従ってこの結合部
の該当する管部材のスリーブの少なくとも一部分は、上
記カバーリングの延出部によって覆われている。

管部材の接続は、該管部材を分離することなしに、接続
箇所において、両管部材が軸方向にある程度相対的に動
けるように形成されている。スリーブの内壁と、嵌入さ
れた管部材との間に形成された環状ギャップは、煙管の
軸方向に延びる間隙を通って煙管の外部に開口している
。又前記環状ギャップの外側をめぐって嵌められたカバ
ーリングは、スリーブの外周面で乃びスリーブに嵌入さ
れた管部材と外周面との間にそれぞれ煙管の軸方向に延
び上記間隙を外部に導く２つの環状ギャップを形成する
。従って、遊びを有して嵌入された管部材の接続箇所に
必ず形成されたギャップは、煙管内部における高熱のフ
レームガスの流れに対して高い流体抵抗を呈する迷路と
して作用する。

上記高い流体抵抗のギャップを通して漏れ出るフレーム
ガスはマントル筒と煙管との間の環状空間の中に於て、
煙管の軸方向にのみ流れる。即ち、高温の上記の漏出ガ
スは、管部材の表面すなわち、セラミック材に沿って通
過するので、該ガスがマントル筒や煙管に害を与えるこ
とはない。又接続箇所では、煙管の外側から半径方向に
排出されるフレームガス流、すなわち金属製マントル筒
に衝突して、その部分を局部的に過熱するフレームガス
流の漏れは発生しない。

煙管を形成する管部材とカバーリングは、相互間に解体
不能な接続箇所を設けることなしに、嵌入されている。

従って、破損箇所を生じても該破損部分は、煙管全体を
取替えることなく、部分的に交換することが出来る。

管部材の接続箇所の密封作用を高めるためには、カバー
リングがそれぞれ軸方向にスリーブを越えて突出してい
る方が有利である。更に、好ましい実施例では、カバー
リングは煙管に軸方向一方向に脱落不可能に固定されて
いることにより、組立が容易になり、煙管でのカバーリ
ングの意図しないずれが防止されるという効果を得るこ
とができる。上記効果を得るためには、それぞれの管部
材のスリーブと反対側の端部に、たとえばカバーリング
の軸方向移動を阻止する環状の肩部が形成されている。

バーナと煙管との接続の好ましい構造は、バーナに隣接
する管部材の、スリーブを有する端部がバーナとの接続
に用いるセラミック類の連結部へ嵌入されていて、この
連結部に隣接するカバーリングが、前記管部材のスリー
ブへ遊びを有して取付けられる構造である。上記カバー
リングが、セミツク製の前記連結部と煙管との密な接続
を形成するので、前記連結部と煙管との間に逆燃焼（ｚ
ｕｒｕｅｃｋｂｒｅｎｎｅｎ　）を生ずることはない。

バーナ用の上記連結部と煙管はただ嵌入されているだけ
なので、バーナを分解する必要を生じたとき、煙管をマ
ントル筒から外すにことなしに、容易に引き出すことが
出来る。カバーリングは、外周面にスペーサを有するの
で、煙管と同時に上記カバーリングを、バーナ用の連結
部に近い所で、該連結部に対して心合せすることができ
る。同様にカバーリングがその外周にスペーサを設けら
れているときは、煙管をマントル筒に心合せするのに好
適である。

前記スペーサを有するカバーリングは、バーナと反対側
の端部においても煙管を８決めするため、煙管の端部を
歳入された、スペーサを有するカバーリングを約１８０
度回転した位置に配置することにより、特別の心合せ機
構を必要とすることなしに、煙管の心合せを行うことが
できる。

通常約５ｕ＋の肉厚で形成される管部材は１重荷重に耐
えるセラミックによって製造される。上記セラミックと
しては、本発明の目的を達成するに好適なセラミックは
純粋なシリコンカーバイトである。

［実施例］ 以下、図面を参照にして本発明を実施例に基づいて説明
する。

閉塞端２を有する鋳鋼製マントル筒１の中には、セラミ
ック類の煙管３が同軸に挿入されている。

煙管３とマントル筒１の間に、環状空間４が形成され、
該環状空間４は燃焼ガスの排出に用いられる。マントル
筒１は、図示されない工業用バーナの一部を形成してい
る。このバーナについては、マントル筒１と同軸に該マ
ントル筒１の中に突出し円錐形部を有する連結部５のみ
が図示されている。この連結部５は煙管３と同様にセラ
ミックで形成され、煙管３に嵌入されるほぼシリンダ状
の接続部６を有している。

煙管３を形成する複数個の同一形状のセラミック類の管
部材７は薄肉に形成され、該煙管３の一方の端部８はそ
れぞれスリーブ８として形成され、このスリーブ８の反
対側には、環状の肩部１０を介して小直径シリンダ部９
が形成されている。管部材７は純粋シリコンカーバイト
により製造され、その肉厚は通常約５−−である。しか
し図面では、小直径シリンダ部９の形状を、明確に示す
ために、約０．５乃至１ｍ＋ｍに縮小されている。

内側と外側が滑らかな壁を有する管部材７のスリーブ８
は、図から明らかな方法で、半径方向の遊びを有して嵌
入されているが、バーナに隣接した管部材７ａのスリー
ブ８側端部は、連結部５の接続部６に嵌入されている。

管部材７間のスリーブ接続箇所のそれぞれに於て、セラ
ミック類のカバーリング１１は、煙管３の外側に遊嵌さ
れている。カバーリング１１は、隣接する管部材７のス
リーブから突出する小直径シリンダ部９を覆って延び、
一方の管部材７の環状の肩部１０と、これに隣接する管
部材７のスリーブ８端而との間で、軸方向にずれないよ
うに支持されている。各々のカバーリング１１は、それ
に組込まれたスリーブ８を軸方向に少なくとも部分的に
覆う延出部１２を有している。但し必要に応じて参照番
号１３で示すようにスリーブ８を越えて延出する部分を
付与することもできるカバーリング１１は、シリンダ状
の外周面に、等間隔をへたてて軸と平行に突出し、カバ
ーリング１１と一体的に形成され凹所と５所を交互に有
するように形成された複数個のスペーサ１４を有してい
る。上記スペーサ１４は、半径方向にマントル筒１の内
壁まで突出し、マントル筒１の内面で煙管３を半径方向
に支持し、且つ煙管３とマントル筒１との心合せを行う
働きをする 半径方向に延びるスペーサ１４を相互に間隔をおいて配
置したことにより、環状空間４を流れる排気ガスに対す
る流体抵抗を極端に小さくすることはできないが、煙管
３はマントル筒１との心合せを十分に狂わぬように強固
に維持することができる。

端部に用いられた管部材７の自由端に嵌められたスペー
サ１４を有するカバーリング１１を１８０度回転したと
、図面から明らかなように、煙管３は末端の管部材７を
押しつつ回転し、特別の支持部材や心合せ用部材を必要
とせずに、煙管３を自由端において完全に半径方向に支
持し、かつ心合せすることができる。又煙管３の出口端
では煙管の端部に於て拡大されている。

煙管３の他端部では、セラミック製の接続リング１５が
連結部５の接続部６に外側で密接してスリーブ８へ嵌入
され、シリンダ状外周面には、等間隔に周設されたリブ
状のスペーサ１６が設けられている。スペーサ１６は、
煙管３と連結部５をマントル筒１の内壁に於て半径方向
に支持しかつ心合せする。

図示されているように、管部材７の接続箇所と、バーナ
に隣接しかつ連結部５に近接する管部材７ａとの接続箇
所とに、環状ギャップのみが形成され、該環状ギャップ
は該煙管煙管３の軸方向の隙間を介して環状空間４に連
通されている。前記環状ギャップは、符号１７及び１８
で示されている。隣接する管部材７を接続する部材１１
，８の間には、迷路のような環状ギャップの形状が形成
され、この迷路のような環状ギャップは、煙管の中の轟
然のフレームガスが、半径方向に環状空間４に向かって
噴出するのを阻止する。

マントル筒１がたわんだりその長さが変化する場合、管
部材７は、その接続箇所において軸方向に比較的大きく
伸長されるが、これによっても、管部材間の密な接続乃
至は煙管３の安定性は損われない。スリーブ８とカバー
リング１１の接続領域に設けられた遊びによって、煙管
３は、マントル筒１の比較的大きいたわみに追従するこ
とが出来るが、これによっても、対処できない応力は管
部材又はカバーリング１１に引起こされることは先ずな
いものと考えられる。

煙管３を形成する個々の部品を貼着し乃至は密封用セメ
ントで固定することは、特別な使用の際部品相互の固定
が必要である場合を除いて、不必要である ［効果］ この発明を用いることにより、簡単で漬らかな壁を有す
る管部材を僅かのコストで製造できること、及びカバー
リングに設けられたスペーサによって、管部材の接続箇
所に於て煙管とマントル筒との結合を安定に行うことが
できるとともに、該煙管とマントル筒の心合せを容易に
行うことができる等の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明のマントル付放射伝熱管用煙管の要部を示
す断面図である。 ３・・・煙管、　５・・・連結部、　７・・・管部材、
　７ａ・・・管部材、　８・・・スリーブ、　９・・・
小直径シリンダ部、１ｏ・・・肩部、　１１・・・カバ
ーリング、　１４・・・スペーサ、　１５・・・接続リ
ング、１６・・・スペーサ、　１８・・・スリーブ。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）それぞれ外周から突出するスペーサを備え、少な
   くとも１個はセラミックで形成され、互いに端部で連結
   された管部材を具備し、マントル付放射伝熱管に組込ま
   れる煙管で、前記スペーサは該煙管を囲むマントル筒を
   支持するように形成された、工業用バーナに用いられる
   マントル付放射伝熱管用煙管に於て、 前記管部材（７、７ａ）は一端にスリーブ（８）が形成
   され、該管部材（７、７ａ）の他端は連結される他の管
   部材の他端に遊嵌されること、煙管（３）のスリーブ（
   ８）を用いた結合部の外側には、セラミック製のカバー
   リング（１１）が遊嵌され、該カバーリング（１１）は
   管部材（７、７ａ）の軸方向に、該管部材の上記他端に
   形成された小直径部（ａ）と重なるように延び、従つて
   、この結合部の該当する管部材（７、７ａ）のスリーブ
   （８）の少なくとも一部分は、前記カバーリング（１１
   ）の延出部分によつて覆われていること、を特徴とする
   マントル付放射伝熱管用煙管。
2. （２）前記カバーリング（１１）はスリーブ（８）と重
   なるように管部材の軸方向に延出していること、を特徴
   とする特許請求の範囲第（１）項に記載の放射伝熱管用
   煙管。
3. （３）前記カバーリング（１１）は煙管（３）に該煙管
   をほぼ同軸に取囲んで取付けられていること、を特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項又は第（２）項に記載の
   放射伝熱管用煙管。
4. （４）ぞれぞれの管部材（７、７ａ）は、スリーブ（８
   ）と反対側の端部に、カバーリング（１１）を軸方向に
   支持する環状の肩部（１０）を有すること、を特徴とす
   る特許請求の範囲第（３）項に記載の放射伝熱管用煙管
   。
5. （５）バーナに隣接する管部材（７ａ）のスリーブを有
   する端部にはバーナ用のセラミック製の連結部（５）が
   嵌入され、前記管部材（７ａ）のスリーブ（８）にはこ
   の連結部（５）に取付けられた接続リング（１５）が遊
   びをもつて嵌入されること、を特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項乃至第（４）のいずれかの１に記載の放射
   伝熱管用煙管。
6. （６）前記接続リング（１５）はその外周面上にスペー
   サ（１６）を有すること、を特徴とする特許請求の範囲
   第（５）項に記載の放射伝熱管用煙管。
7. （７）前記カバーリング（１１）がその外周面上にスペ
   ーサ（１４）を有する、ことを特徴とする特許請求の範
   囲第（１）項乃至第（６）項のいずれかの１に記載の放
   射伝熱管用煙管。
8. （８）前記スペーサ（１４）を有するカバーリング（１
   １）は、１８０度回転した状態で、末端に配置された管
   部材（７）へ取付けられていること、を特徴とする特許
   請求の範囲第（７）項に記載の放射伝熱管用煙管。
9. （９）前記管部材（７、７ａ）は純シリコンカーバイド
   から形成されていること、を特徴とする特許請求の範囲
   第（１）乃至第（８）項のいずれかの１に記載の放射伝
   熱管用煙管。