JP3128108B2 - 高温用伸縮管の内部断熱構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高温空気、燃焼ガスの
ような高温流体を送給するための管路の途中に設けられ
た高温用伸縮管の内部断熱構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】製鉄プラント、化学プラント等におい
て、高温流体を送給する際しての管路には途中に伸縮管
を配設して、管路の熱膨張吸収が可能なようにしてい
る。この管路を通過する流体の温度は３００〜４００℃
以上の高温にもなるため、伸縮管の内部は耐火断熱材で
ライニングして強度を維持すると共に、放散熱量の低減
を図っている。図７は、従来の高温流体用伸縮管の内部
断熱構造の代表例を示す。図面に示すように、伸縮管の
内面には、スタッド１３と称する保持金具を適宜配設
し、キャスタブル１５を１層以上設けた断熱構造を有す
る。また、図１及び図２に示すように、別の断熱構造と
して伸縮管の内面にスタッドピン１４を適宜設置してセ
ラミックファイバー１６を１層以上設けた構造もある。
なお、無機繊維製ブランケットを連続的に折り畳んでア
コーデオン状に形成してなるブロックを炉の内張り材等
に使用することは、実公昭６１−４６３９６号公報等に
記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内部断
熱構造をキャスタブルによって形成した場合、その構造
上、キャスタブル自体の比重が大きいことによって、ス
タッドや伸縮管本体の強度をキャスタブルの重量に耐え
るように頑強にする必要があり、このため、伸縮管本体
重量が増加するという欠点を有する。また、伸縮管の熱
挙動による膨張収縮や管路系の微振動によってクラック
が発生しやすく、これがキャスタブルの部分的な脱落や
全面脱落に至り、さらには、サーマルスポーリングによ
る崩壊が発生する場合がある。また、キャスタブルの構
築は、耐火材の粉末と水を混練し築造するものであり、
昇温乾燥して所定の強度を発揮するために築造後昇温乾
燥作業が必要となる。このことは、昇温乾燥のための設
備が必要であると共に、昇温乾燥に数日間、長い場合は
１０日以上の期日を費やす場合があり、工期短縮を困難
にしている。一方、セラミックファイバーを内面に配設
する構造においては、流体の通過に伴いセラミックファ
イバーの表面が徐々に剥離して飛散し、とくに、流体が
高速になるとこの現象が顕著になり、寿命が大幅に短縮
されるのみならず、通過流体中に剥離したセラミックフ
ァイバーの粉末（ショット）が混入する。また、セラミ
ックファイバー構造にする場合、スタッドピンの先端が
内部流体に晒されるため、耐熱鋼のような高価な材質と
しなければならない。さらに、伸縮管の寸法が大きい場
合には、前記のスタッドピンの設置数量も相当数とな
り、このスタッドピンからの熱損失も大きなものとな
る。本発明は、上記の従来の高温用伸縮管の欠点を解消
して、内部の断熱材が伸縮管の伸縮に自在に追随するこ
とができ、断熱性に優れ、放散熱量が極めて小さく、軽
量で、且つ、構造がシンプルな高温用伸縮管を提供する
ものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、伸縮管の内部
に耐火材を配設してなる伸縮管の内部断熱構造におい
て、シート状に形成した無機繊維を所定の幅で交互に折
り曲げてアコーデオン形状の無機繊維ブロックとし、こ
の無機繊維ブロックの裏面には伸縮管の内側に配設する
ための支持金具であって長さ方向に伸縮自在となるよう
に２つ以上に分割された支持金具を取り付けると共に、
この支持金具を介して伸縮管の内側に繊維ブロックを配
設したことを特徴とする高温用伸縮管の内部断熱構造で
ある。高温用伸縮管の内部を流れる高温流体と接触する
無機繊維ブロックの表面には、シート状に成形した無機
繊維を耐熱鋼製糸で紡織したシートが表面に現れるよう
に無機繊維ブロックの折り曲げ部に狭着したり、或いは
無機繊維ブロックの表面をセラミックプレートで被覆し
たりすることが有利である。無機繊維としてはガラス繊
維、ロックウール、セラミックファイバー等が使用でき
るが、耐熱性の観点からはセラミックファイバーが優れ
る。これらはシート状に形成されたものが使用される。

【０００５】

【作用】アコーデオン状に連続折りした無機質繊維を圧
縮成形しブロックを形成し、前記アコーデオン状の連続
折りを伸縮管本体の伸縮方向と一致させることにより、
伸縮管の伸縮に内部の断熱材が自在に追随することがで
きる。また、断熱材が繊維質のため軽量であり、サーマ
ルスポーリングや管路の微振動による亀裂の発生や脱落
がない。さらには、蓄熱量がすくなくて済むと共に、放
散熱量も少ないためエネルギー効率が極めて良好である
ことのほか、昇温乾燥設備や作業を不要とする。

【０００６】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例を示す斜視図、
図２は本発明の第１の実施例を示す側面図、図３はその
断面図、図４はその部分切り欠き拡大斜視図、図５及び
図６は各々別の実施例の部分断面斜視図であり、図７及
び図８は各々別の従来例の部分断面図である。図中、１
は伸縮管金具本体であり、入り口側と出口側の両方にあ
り、その間に伸縮可能なベローズ２がある。このベロー
ズ２を熱から保護するため無機繊維ブロック４が内側に
配設されている。無機繊維ブロック４はブランケットの
ようなシート状に成形した無機繊維を所定の幅に交互に
折り曲げてアコーデオン形状とされており、その裏面に
は支持金具としてのチャンネル５が取り付けられてい
る。ここで、無機繊維ブロック４の表面とは高温流体と
接触する側の面をいい、裏面とはその反対側の面をい
い、長さ方向とは伸縮管金具本体間の方向をいい、この
長さ方向に無機繊維ブロック４はアコーデオン形状に積
層されている。無機繊維ブロック４にチャンネル５を取
り付ける方法としては、任意の方法が採用できるが、図
３及び４に示すように無機繊維ブロック４の折り目の内
側にビーム６を横方向に通し、このビーム６のほぼ中間
部とチャンネル５を結合金具で結合させて取り付ける方
法が有利である。この際、ビームと結合金具は一体化さ
せてほぼＴ字型とし、結合金具となる脚部は無機繊維シ
ートを突き抜けてチャンネル５に所定箇所に嵌合するよ
うにすることもできる。このビームは一つのチャンネル
に対し１本でもよいが２本以上であれば、強度がより向
上する。チャンネル５は無機繊維ブロック４を伸縮管に
配設するための支持金具であって、この無機繊維ブロッ
クが長さ方法に伸縮自在となるように２つ以上に分割さ
れている。図１〜図３では、２つのチャンネルが所定の
間隙を空けて無機繊維ブロック４に取り付けられてい
る。そして、それぞれのチャンネル５には２本のビーム
６が結合金具を介して結合されて、無機繊維ブロック４
とチャンネル５が一体化している。ここで、チャンネル
５は２つに分割されているため、長さ方向に伸縮するこ
とが可能とされている。この無機繊維ブロック４は圧縮
された状態で梱包され、取り付けられることが多いの
で、この圧縮時に２つのチャンネルが重ならない程度の
間隙を設けて置くことがよい。このときの圧縮率は３０
％程度が適当である。無機繊維ブロック４の伸縮管への
取り付けは、図３及び図４に示すように支持金具である
チャンネル５を介して行う。取り付け方法は任意である
が、この図面では伸縮管金具本体１の水平部に溶接され
た取り付けボルト７が、無機繊維ブロック４の支持金具
であるチャンネル５に設けられたボルト穴を貫通し、そ
こでナットにより一体化されている。図面ではそれぞれ
１箇所が取り付けボルトにより一体化されているが、２
箇所以上とすればより強固なものとなる。また、伸縮管
金具本体１は両側にあるが、図面では一方に無機繊維ブ
ロック４の一方のチャンネル５を一体化し、他方に無機
繊維ブロック４の他方のチャンネル５を一体化すること
により、伸縮管内面を覆うようにすると共に、長さ方向
に伸縮自在としている。なお、伸縮管の幅や長さが無機
繊維ブロック４の大きさに比べて大きい場合は、図２に
示すように繊維ブロック４を多数組み合わせて使用する
ことができる。また、伸縮管のベローズと繊維ブロック
４の間にできる空隙には必要により無機繊維のパルクや
ブランケットを充填することがよく、この場合、ベロー
ズの伸縮を妨げないように、密度が１００〜１６０ｋｇ
／ｍ³ 程度となるように充填することがよい。

【０００７】図５は他の実施例を示すものであり、無機
繊維ブロック４がシート状に成形した無機繊維を耐熱鋼
製糸で紡織したシートが表面に現れるように無機繊維ブ
ロックの折り曲げ部に狭着したものである。これは、無
機繊維ブロック４の全面に行ってもよいし、無機繊維ブ
ロック間の接合部等強度的に弱い部分だけであってもよ
い。このようにすることにより、内部を通過する流体の
流れによるブロックの損傷や、ダスト、スケール等によ
るブロックの損傷を低減することができる。

【０００８】図６は、更に別の実施例を示すものであ
り、無機繊維ブロック４の表面をセラミックプレートで
被覆してなるものである。これも、無機繊維ブロック４
の全面に行ってもよいし、無機繊維ブロック間の接合部
等強度的に弱い部分だけであってもよい。セラミックプ
レートの無機繊維ブロック４への取り付けは任意の方法
でよいが、図面ではチャンネル５に取り付けたセラミッ
クボルト１０をブロック４の表面上に置かれたセラミッ
クプレート９まで貫通させ、そこでセラミックワッシャ
ー１１を介してセラミックナット１２でとめられてい
る。この際、長さ方向への伸縮を自在とするため、セラ
ミックプレート９に設けられたボルト穴の少なくとも１
つはブロックの長さ方向に所定の幅をもった形状とされ
ていると共に、個々のボルトがブロックの長さ方向に摺
動可能となるようにナット１２でとめられている。この
ようにすることにより、内部を通過する流体の流れによ
るブロックの損傷や、ダスト、スケール等によるブロッ
クの損傷を低減することができる。また、セラミックプ
レートは耐熱性が優れるので、高温用としても優れる。

【０００９】

【発明の効果】以上、要するに本発明によれば、次のご
とき優れた効果を発揮する。 （１）ブランケット状の繊維をアコーデオン式に折り畳
み、伸縮方向と一致させることにより、内部の断熱材が
伸縮管の伸縮に自在に追随することができる。 （２）断熱性が優れているため放散熱量が極めて小さ
く、また蓄熱量も小さいため省エネルギー効果が大き
い。 （３）繊維質をブロックに成形しているため、軽量で、
且つ、構造がシンプルであり、施工が極めて容易であ
る。 （４）無機質繊維のため、昇温乾燥に伴う設備や作業を
不要とする。 （５）サーマルスポーリングの発生や管路の微振動によ
る亀裂発生がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る第１の実施例を示す斜視図であ
る。

【図２】 本発明に係る第１の実施例を示す側面図であ
る。

【図３】 図２をＡ−Ａ面で切った断面図である。

【図４】 図２の部分拡大図である。

【図５】 同第２実施例を示す部分断面図である。

【図６】 同別の実施例を示す部分断面図である。

【図７】 従来の実施例を示す断面図である。

【図８】 従来の別の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１・・伸縮管金物本体 ２・・ベローズ ３・・繊維質耐火材 ４・・繊維質耐火材ブロック ５・・チャンネル ６・・ビーム ７・・取付けボルト ８・・繊維質耐火材クロス ９・・セラミックプレート １０・・セラミックボルト １１・・セラミックワッシャー １２・・セラミックナット １３・・スタッド １４・・スタッドピン １５・・キャスタブル １６・・セラミックファイバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−288639（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−33199（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−52894（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16L 59/153 F16L 51/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 伸縮管の内部に耐火材を配設してなる伸
   縮管の内部断熱構造において、シート状に成形した無機
   繊維を所定の幅で交互に折り曲げてアコーデオン形状の
   無機繊維ブロックとし、この無機繊維ブロックの裏面に
   は伸縮管の内側に配設するための支持金具であって、長
   さ方向に伸縮自在となるように２つ以上に分割された支
   持金具を取り付けると共に、この支持金具を介して伸縮
   管の内側に無機繊維ブロックを配設したことを特徴とす
   る高温用伸縮管の内部断熱構造。
2. 【請求項２】 無機繊維ブロックが、シート状に形成し
   た無機繊維を耐熱鋼製糸で紡織したシートが表面に現れ
   るように無機繊維ブロックの折り曲げ部に狭着したもの
   である請求項１記載の高温用伸縮管の内部断熱構造。
3. 【請求項３】 無機繊維ブロックの表面をセラミックプ
   レートで被覆してなる請求項１記載の高温用伸縮管の内
   部断熱構造。