JPS6367076B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、内側管と内側を熱絶縁されたガス密
性で耐圧性の外側管とから成り、内側管が外側管
に保持器の中に取り付けられている複数個の球に
載置しているような高温ガス用の熱絶縁配管に関
する。

〔従来の技術〕

この熱絶縁配管は特にガス冷却形原子炉を熱消
費体との間の水平のまつすぐな連結配管として用
いられるが、水平でない配管に対しても同様な形
式で使用できる。伝熱媒体として用いるヘリウム
は約1000℃の温度でたとえば40気圧の圧力にな
り、60m／secの流速になる。この種の配管は好
的には、完全には気密にする必要のない耐熱性の
内側管と、内側を熱絶縁されかつ外から冷却され
ているのでガスの高温に耐える必要のないガス密
性および耐圧性の外側管とから構成されている。
この高温用の配管の場合個々の構造部品は非常に
異なつた要求を満たさなければならず、従つて
種々の異なつた材料から作らなければならない。
内側管は高温に対してだけではなく流れ媒体の速
度に対しても耐えなければならず。また熱応力に
よつて破損されないようにしなければならない。
このような要求に適しているたとえばセラミツク
や黒鉛のような材料は、計画温度の際互いにガス
密に接続することができないような所定の寸法の
部材としてしか加工できない。従つてこの内側管
は、所定の長さの数個の円胴体を互いに半径方向
に不可避の空隙をもつて組合わせて構成されてい
る。外側管はガス密であるだけでなく耐圧にしな
ければならず、配管の重量とその締め付け力との
合力である外力を受けなければならない。従つて
外側管に対しては、溶接性は良いがある程度の耐
熱性しかないような金属材料が用いられる。大口
径の場合外側管は鋼板から圧延加工されそして溶
接されねばならないため、大きな誤差を有してい
る。外側管と内側管との間に配置される熱絶縁材
は一方では内側管における高温に耐えねばなら
ず、他方では場所的に狭く制限された高温ガス流
を外側管から遠ざけねばならない。ここには弾性
繊維材料やセラミツク材料製の積層固形体が用い
られる。この弾性材料は静力学上の課題に対して
は適しておらず、固形熱絶縁体は内側管と外側管
との間の不可避な相対運動を妨害するので、この
種の配管の場合には外側管と内側管との間に、内
側管を支持しかつ心出しするがしかしながら軸方
向および円周方向における熱膨張を許容する別の
要素が必要である。従つてこの種の配管の主な問
題は内側管の外側管への支持および取り付けにあ
る。弾性金属要素は高温には耐えられず、局所的
に多量の熱を外側管に伝達してしまう欠点があ
る。セラミツクすなわち剛性の要素は、高温によ
つてではなく大きな温度差によつて破損され、異
なつた温度によつて生ずる内側管と外側管との相
対変位を吸収できない。ころがり軸受を有してい
る要素は、内側管と外側管との間の避けられない
大きな誤差および内外両管の異なつた半径方向の
膨張を橋渡しできないので、これは従来適用され
なかつた。その場合たとえば直径１ｍの外側管は
経済的に製作する場合には鋼板から圧延加工し、
そして互いに突き合わせて溶接しなければなら
ず、従つて正確な真円形状にならないことに注意
する必要がある。たとえば旋盤において外側管の
内面壁を切削加工することは、所望の直径および
長さにおいては大きな困難と費用がかかる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、冒頭に述べた形式の熱絶縁配
管を上述のような欠点がないようにすることにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によればこの目的は、冒頭に述べた高温
ガス用の熱絶縁配管において、内側管が軸方向に
互いの中に差し込まれた複数個の薄肉の円胴体か
ら構成され、該円胴体は下部範囲を半径方向に調
節可能な耐熱性の球で手持されており、上部範囲
を半径方向にたわんで外側管に取り付けられかつ
内側管上を長手方向および円周方向に摺動できる
複数個の支持装置によつて支持されていることに
よつて達成される。

〔作用および効果〕

組立ての際にその半径方向に位置を調節するこ
とができるような複数個の球の上に内側管を支持
することにより、内側管の各円胴体を組立ての際
に先行の円胴体並びに外側管に対して整合するこ
とができ、球と内側管ないし外側管との間の小さ
な接触面は支持装置による熱伝達を非常に小さく
する。更にこの球は耐高熱性の材料たとえばアル
ミナで作ることができる。

この保持装置は、内側管から外側管に多量の熱
が伝達されないようにするために、内側管の近く
において小さな横断面積に、すなわち伝達上良く
ない横断面積にすると好適である。

この内側管の重量は軽く、従つてその保持装置
の静的負荷および動的負荷は減小する。内側管と
外側管との間に配置されかつ内側管の上を摺動す
る支持装置は、上側すなわち詳しくは前述の球に
対向して配置されると好適である。この支持装置
は、一方では高温の際に避けることの出来ない内
側管の直径の拡大を許しそして、他方では衝撃や
振動の際の内側管の許容できない運動を防止する
ために、半径方向にたわむことができなければな
らない。

〔実施例〕

以下図面に示す本発明の実施例について詳細に
説明する。

第１図および第２図においては、たとえば黒鉛
で作られている内側管１の一端は、外側管３に取
り付けられている保持器４で保持されている２個
の球２の上に載せられている。内側管１の他端は
隣接する内側管１の座ぐりの中に置かれている
か、あるいは内側管１の配管の端部で相応して形
成されている接続部（図示せず）の中に置かれて
いる。内側管１の上側範囲、詳しくは球２に対し
て直径線的に対向する部分は、内側管１の上を長
手方向および円周方向に摺動できて半径方向に撓
みうる２個の支持装置５によつて支持されてい
る。この支持装置５は外側管３に取り付けられた
保持器６に案内されている。更に各内側管１の２
個の球２を分けて切る横断面の中に１本のピン７
が配置されている。このピン７は第７図および第
８図に詳細に図示されているように、外側管３に
取り付けられており、内側管１を軸方向に対して
固定している。内側管１の材料を局所的な高い応
力から保護するために、ピン７とこのピン７が挿
入されている内側管１の穴との間にたとえばアル
ミナ製の圧力リング８を配置することができる。
内側管１の全周に亘つて加工する必要がないよう
にするため、球２と内側管１との間並びた支持装
置５と内側管１との間にそれぞれ接触面体９が配
置されている。この接触面体９は内側管１の相応
した平らな穴の中に配置されている。

第３図および第４図は、内側管１と外側管３と
の間の球２が保持器４の中に保持されていること
を示している。球２と内側管１との間にたとえば
アルミナ製の接触面体９が、球２と外側管３との
間には金属製の接触面体１０がそれぞれ配置され
ている。組立ての際に内側管１と外側管３との間
の半径方向の間隔をこれらの接触面体９，１０を
用いて調節し、そしてそれによつて内側管１を外
側管３および隣の内側管１に対して整合できるよ
うにするために、多数の種々の厚さの接触面体
９，１０を用意しなければならない。しかし球２
と外側管３との間の間隔を、保持器４によつて同
様に保持されている円板（図示せず）によつても
勿論調節することができる。保持器４は３本のボ
ルトルト１１は周知のようにして折り曲げられた
座金１２によつて回り止めされている。外側管３
に穴を設けることを避けるために、この箇所に溶
接構造を採用することも勿論可能である。

第５図および第６図は支持装置５の配置構造を
示す。この支持装置５は外側管３に取り付けられ
た保持器６の中に案内されており、内側管１に配
置された接触面体９上を半径方向および円周方向
に摺動できる。保持器６は保持器４と同様に折り
曲げられた座金１２で回り止めされているボルト
１１によつて外側管３に取り付けられている。ま
たここでも勿論溶接構造を採用することができ
る。回転対称体の支持装置５はその接触面体９側
の端部に大きな曲率の球面を有し、積層皿ばね体
１３を介して外側管３に支持されている。このば
ね体１３の温度は主に冷却される外側管３の温度
によつて決められる。特に組立ての際にばね１３
が許容できない寸法に圧縮されないようにするた
めに、支持装置５は上側端に段部を有しており、
この段部で支持装置５は保持器６に支持される。

第７図および第８図は偏心ピン７を示してい
る。内側管１の中に突出しているこのピン７の端
部、詳しくは内側管１内に設置されている圧力リ
ング８と接触する部分は球の形をしている。この
ピン７の他端は、その中心が偏心してずれている
円錐台の形をしている。この円錐台部は外側管３
に取り付けるべき保持体１４によつて心出しさ
れ、相応して円錐状にくり抜かれている保持板１
５によつて固定されている。保持体１４および保
持板１５は３本の短いボルト１６で互いに締結さ
れ、３本の長いボルト１７で外側管３に取り付け
られている。すべてのボルトは周知のようにして
折り曲げられた座金１２によつて回り止めされて
いる。ボルト１６およびボルト１７が固く締め付
けられていない場合、偏心ピン７は回転させられ
る。その場合球状端部の中心は円を描き、このよ
うにして内側管１の軸方向の調整が行われる。こ
の場合同時に内側管１は円周方向の変位も生ずる
が、内側管１はほぼ回転対称に形成されているの
で問題はない。内側管１は配管に関して半径方向
に自由に膨張できなければならないので、ピン７
はこの方向に関して内側管１から十分な間隔を有
している。ピン７はたとえばアルミナのような耐
高熱性の材料で作られ、円錐台状端部と球状端部
との間の円みのある移行部を有しているので、そ
こには応力集中は生じない。第７図に示されてい
る圧力リング８は特に、内側管１の材料の許容面
圧がたとえば黒鉛のように小さい場合において価
値がある。内側管１が機械的強度の高いセラミツ
ク材料で作られている場合、この圧力リング８は
省略することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく配管の長手断面図（第
２図の―線に沿う断面図）、第２図は第１図
における―線沿う断面図、第３図は第１図お
よび第２図に示された球形支持装置の拡大断面
図、第４図は第３図における球形支持装置の内側
から見た平面図、第５図は第２図に示された支持
装置の拡大断面図、第６図は第５図における支持
装置の内側から見た平面図、第７図は第１図およ
び第２図に示されたピンの拡大断面図、第８図は
第７図におけるピンの内側から見た平面図であ
る。 １…内側管、２…球、３…外側管、４…保持
器、５…支持装置、６…保持器、７…ピン、８…
圧力リング、９，１０…接触面体、１４…保持
体、１５…保持板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内側管と内側を熱絶縁されたガス密性で耐圧
   性の外側管とから成り、内側管が外側管の保持器
   の中に取り付けられている複数個の球に載置して
   いるような高温ガス用の熱絶縁配管において、 内側管１が軸方向に互いの中に差し込まれた複
   数個の薄肉の円胴体から構成され、該円胴体は下
   部範囲を半径方向に調節可能な耐熱性の球２で支
   持されており、上部範囲を半径方向にたわんで外
   側管３に取り付けられかつ内側管上を長手方向お
   よび円周方向に摺動できる複数個の支持装置５に
   よつて支持されていることを特徴とする熱絶縁配
   管。