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JP3541377B2 - Fastening structure between metal plate of ceramic heat exchanger tube and air header - Google Patents

Fastening structure between metal plate of ceramic heat exchanger tube and air header Download PDF

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JP3541377B2
JP3541377B2 JP00331596A JP331596A JP3541377B2 JP 3541377 B2 JP3541377 B2 JP 3541377B2 JP 00331596 A JP00331596 A JP 00331596A JP 331596 A JP331596 A JP 331596A JP 3541377 B2 JP3541377 B2 JP 3541377B2
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JP
Japan
Prior art keywords
metal
flange
fastening
heat exchanger
ceramic heat
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JP00331596A
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Inventor
邦夫 大堀
幸宏 芳村
勝規 伊藤
政義 堀
Original Assignee
石川島播磨重工業株式会社
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Publication date
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  • Flanged Joints, Insulating Joints, And Other Joints (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は高温ガスタービンの空気予熱用のセラミックス熱交換器等に使用されるセラミックフランジと金属製フランジの締結構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
ガスタービンおよびガスタービンを用いた複合サイクルの熱効率はタービン入口温度を高めることにより著しく向上させることができるため、耐熱材料の開発によりタービンの入口温度の高温化が計られてきた。近年タービン翼にセラミックスを用いたセラミックガスタービンの研究が活発に行われており、セラミックガスタービンでは1400〜1500℃の入口温度が計画されている。このようなセラミックガスタービンを用いた300kW級コージェネレーション装置では、コンプレッサを出て燃焼器に入る空気をガスタービンの排気と熱交換して予熱するためセラミック熱交換器が計画されている。すなわち、このような高温ガスタービンではタービン排気の温度は700〜850℃にも及び、金属製の熱交換器ではもたないので窒化けい素などのセラミック伝熱管を用いたセラミック熱交換器を使用しなければならない。
【0003】
かかるセラミック熱交換器では伝熱管にセラミックスを使用するので管板となるフランジもセラミックスとなる。一方空気ヘッダは金属製なのでそのフランジも金属製であり、セラミックフランジと金属製フランジを締結する必要がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このようにセラミックフランジと金属製フランジとを、通常のフランジ結合のように、温度変化による熱膨張量の検討なしに2つのフランジ間にシール材を挟みフランジ外周近くにあけたボルト穴にボルトを挿入してナットで締め付けるやり方で締結すると、常温ではシールできても、700℃程度の高温になると、セラミックフランジの厚さ方向の熱膨張量が小さいので、2つのフランジの厚さ方向の熱膨張量の和が、ボルトの熱膨張量よりも小さくなり、シール面圧が低下してリークが発生する。リークを防ぐため常温での締付量を増やしてシール面圧を高めても、シールの弾性限界を越えてしまうので、高温時に復元せず、やはりリークが発生する。また、セラミックフランジに穴明けやネジ加工等を施すと、破壊起点となり構造強度上信頼性が低下する。
【0005】
本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたもので、強度上安全性が高いと考えられる構造で、かつ高温時におけるシール面圧を確保してリークの発生を防止するセラミックフランジと金属製フランジの締結構造を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明のセラミックフランジと金属製フランジの締結構造はセラミックフランジと金属製フランジを金属製弾性シールを挟んで対峙して配置し、該両フランジを挟むように断面コ字状の金属製の締付枠を被せ、締付枠に螺合した締結ボルトにより金属製フランジをセラミックフランジに押付けるようにしたセラミックフランジと金属製フランジの締結構造であって、常温から使用温度までの温度上昇によるセラミックフランジの厚さ、金属製フランジの厚さおよび締結ボルトの締付枠内面からの突出部分の長さの各熱膨張量の和を、締付枠内法の熱膨張量から引いた差が、金属製弾性シールの高温使用温度における復元可能な弾性変形量以内となっている。
【0007】
また締付枠内面とセラミックフランジとの間に緩衝材を挟むのが好ましい。
【0008】
次に本発明の作用を説明する。セラミックフランジと金属製フランジとを金属製弾性を挟んで配置し、それに締付枠を被せて、締結ボルトで締付ける。その締付量は金属製弾性シールの復元可能な弾性変形量以内とする。この状態で使用温度まで昇温すると、セラミックフランジの厚さ、金属製フランジの厚さおよび締結ボルトの締付枠内面からの突出部分の長さはそれぞれ熱膨張する。そして締付枠の金属の熱膨張係数が金属製フランジおよび締結ボルトの金属の熱膨張係数より十分小さくなるようにそれぞれの材質を選定してあるので、セラミックフランジの厚さ、金属製フランジの厚さおよび締結ボルトの締付枠内面からの突出部分の長さの各熱膨張量の和を、締付枠内法の熱膨張量から引いた差が、金属製弾性シールの高温使用温度における弾性変形量以内とすることができる。従って高温状態でも金属製弾性シールのシール面圧が十分保たれリークが発生することはない。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下本発明の1実施形態について図面を参照しつつ説明する。図1は本発明のセラミックフランジと金属製フランジの締結構造の側断面図である。図2は締付枠の正面図である。図3は金属製弾性シールの正面図である。図4は図3のA−A矢視断面図である。
【0010】
図1はセラミック熱交換器の一部分であって、窒化けい素などセラミック板(フランジ)とそれに固着されたセラミック伝熱管とにより構成されたセラミックブロックと金属製フランジを有する空気ヘッダとの締結構造を示している。なお、このセラミック熱交換器では伝熱管内を空気が、伝熱管外を排気ガスが流れるようになっている。
【0011】
図において1はセラミックフランジであり、セラミック伝熱管7が固着されて管板を形成している。2は金属製フランジであり、金属製の空気ヘッダの一部をなしている。3は金属製弾性シールであり、後に詳細に説明する。4は金属製の締付枠であり、図のように断面はコ字状である。締付枠4は、図2に示すように四角の環状の枠体を4b,4cの2つ割にしたもので、一方の側面にタップ穴4aが複数個あけられている。5は締結ボルトであってタップ穴4aと螺合している。6は緩衝材であり、シリカ、アルミナが主成分のセラミックファイバに無機充填材を加えて、有機バインダで固めたものである。
【0012】
金属製弾性シール3は図3および図4に示すようにインコネル等の耐熱合金製で4角の環状に形成したコイルスプリング3aに、断面がC字状で4角の環状に形成したステンレス製の内被3bを被せ、その外側に断面がC字状で4角の環状に形成したインコネル等の外被3cを被せたものであり、C字の開口部が外側を向いていて、C字を上下に押しつぶすようにして使用する。
【0013】
セラミックフランジ1と金属製フランジ2とは金属製弾性シール3を挟んで対峙して配置されている。両フランジ1,2を挟むように断面コ字状の金属製の締付枠4が被せてあり、締付枠4に螺合した複数の締結ボルト5により、金属製フランジ2を弾性シール3を挟んでセラミックフランジに押付けるようになっている。常温から使用温度である700〜850℃まで昇温すると、セラミックフランジ1の長さLc 、金属製フランジ2の厚さLh および締結ボルト5の締付枠内面4dからの突出部分の長さLb はそれぞれ熱膨張するが、それらの熱膨張量の和を、締付枠4の内法Lf の熱膨張量から引いた差が金属製弾性シールの復元可能な弾性変形量以内になるように金属製フランジ2、締付ボルト5および締付枠4の材質および寸法を選定してあり、シール面圧は所望の値に保たれ、リークのおそれがない。なお、緩衝材6および金属製弾性シール3の熱膨張量は小さいので無視してもよい。また金属製弾性シールの復元可能な弾性変形量は略4%程度と考えられる。
【0014】
以下上記事項を数式を用いて説明する。
セラミックフランジと金属製フランジの締結構造の初期温度をT0 とし各部材の剛性は十分に高いと仮定する。また各部材の有効寸法をL、温度をT、線膨張係数をα、熱膨張量をδとし、それぞれに添字を付して各部材を表している。すなわち添字fは締付枠4の内法、添字bは締結ボルト5の締付枠内面からの突部部分の長さ、添字hは金属製フランジ2の厚さ、添字sは金属製弾性シール3の使用状態における厚さ、添字cはセラミックフランジ1の厚さ、添字kは緩衝材6の厚さをそれぞれ表している。
【0015】
各部材の熱膨張量δは、次式で示される。
δf =(Tf −T0 )αf f ,δb =(Tb −T0 )αb b
δh =(Th −T0 )αh h ,δs =(Ts −T0 )αs s
δc =(Tc −T0 )αc c ,δk =(Tk −T0 )αk k
【0016】
またセラミック熱交換器の実験機、高温シール要素試験の知見から、締結部分は十分保温されていて、各部分の温度はほぼ同じであることがいえる。すなわち、共通の使用温度をTa とすると
f ≒Tb ≒Th ≒Ts ≒Tc ≒Tk =(Ta
である。
【0017】
また緩衝材6および金属製弾性シール3の熱膨張量は十分小さいと考えられる。すなわち
δs ≒δk ≒0
である。
従って使用温度Ta における相対伸縮量をβとすると、
β=δf −(δb +δh +δc )=(Ta −T0
{αf f −(αb b +αh h +αc c )}
である。また金属製弾性シール3の使用温度における復元可能弾性変形量は常温使用状態における厚さLs の約4%と考えられているので、
β≦0.04Ls
になるようにαf f ,αb b ,αh h を選定すればよいことになる。
【0018】
【実施例1】
温度700℃で使用されるセラミックフランジと金属製フランジの締結構造のテストを行った。締付枠の材質は9Cr−1Mo鋼、緩衝材はHSシート(日本ピラー工業(株)の商品名)、セラミックフランジの材質は窒化けい素、金属製弾性シールの外被の材質はインコネル600、金属製フランジの材質はSUS316、ボルトの材質はSUS316であった。
【0019】
計算結果を表1に示す。
【0020】
【表1】

Figure 0003541377
【0021】
相対伸縮量βは
β=0.3825−(0.0337+0.1846+0.1342)
=0.03
従ってβ<0.04×2.6=0.104
であり高温時においても十分シール性を保っている。
【0022】
なお、金属製弾性シールの原寸法は直径3.3mmであった。
【0023】
【実施例2】
温度825℃で使用されるセラミックフランジと金属製フランジの締結構造のテストを行った。締付枠の材質はHA242(Haynes Alloy 242,Cr8%,Mo25%,Fe2%,残Ni)、緩衝材はHTシート(日本ピラー工業(株)の商品名)、セラミックフランジの材質は窒化けい素、金属製弾性シールの外被の材質はインコネル600、金属製フランジおよびボルトの材質はインコロイ800Hであった。
【0024】
計算結果を表2に示す。
【0025】
【表2】
Figure 0003541377
【0026】
相対伸縮量βは
β=0.8513−(0.0507+0.2608+0.5057)
=0.0341
従ってβ<0.04×2.6=0.104
であり高温時においても十分シール性を保っている。
【0027】
なお、金属製弾性シールの原寸法は直径3.3mmであった。
【0028】
本発明は以上述べた実施形態や実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【0029】
【発明の効果】
以上述べたように本発明のセラミックフランジと金属製フランジの締結構造は常温から使用温度までの温度上昇によるセラミックフランジの厚さ、金属製フランジの厚さおよび締結ボルトの締付枠内面からの突出部分の長さの各熱膨張量の和を、締付枠内法の熱膨張量から引いた差が、金属製弾性シールの高温使用温度における復元可能な弾性変形量以内であるので、高温使用時においてもシール面圧が十分確保され、シール性が損われることがないなど優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のセラミックフランジと金属製フランジの締結構造の側断面図である。
【図2】締付枠の正面図である。
【図3】金属製弾性シールの平面図である。
【図4】図3のA−A矢視断面図である。
【符号の説明】
1 セラミックフランジ(管板)
2 金属製フランジ
3 金属製弾性シール
4 締付枠
5 締結ボルト
6 緩衝材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fastening structure between a ceramic flange and a metal flange used in a ceramic heat exchanger for preheating air of a high-temperature gas turbine.
[0002]
[Prior art]
Since the thermal efficiency of a gas turbine and a combined cycle using the gas turbine can be significantly improved by increasing the turbine inlet temperature, the turbine inlet temperature has been increased by the development of heat-resistant materials. In recent years, research on ceramic gas turbines using ceramics for turbine blades has been actively conducted, and an inlet temperature of 1400 to 1500 ° C. is planned for ceramic gas turbines. In a 300 kW class cogeneration system using such a ceramic gas turbine, a ceramic heat exchanger is planned to preheat heat by exchanging air that exits a compressor and enters a combustor with exhaust gas of a gas turbine. That is, in such a high-temperature gas turbine, the temperature of the turbine exhaust reaches 700 to 850 ° C., and since there is no metal heat exchanger, a ceramic heat exchanger using a ceramic heat transfer tube such as silicon nitride is used. Must.
[0003]
In such a ceramic heat exchanger, since the ceramics are used for the heat transfer tubes, the flanges that become the tube plates are also made of ceramics. On the other hand, since the air header is made of metal, its flange is also made of metal and it is necessary to fasten the ceramic flange and the metal flange.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the ceramic flange and the metal flange are connected to each other in the bolt hole formed near the outer periphery of the flange by sandwiching the sealing material between the two flanges without examining the amount of thermal expansion due to a temperature change, as in a normal flange connection. If it is fastened by inserting and tightening with a nut, even if it can be sealed at room temperature, the thermal expansion in the thickness direction of the ceramic flange is small at a high temperature of about 700 ° C. The sum of the amounts becomes smaller than the amount of thermal expansion of the bolt, and the sealing surface pressure is reduced to cause leakage. Even if the sealing surface pressure is increased by increasing the amount of tightening at room temperature to prevent the leakage, the elastic limit of the seal will be exceeded. In addition, when the ceramic flange is perforated or threaded, it becomes a starting point of destruction, and the reliability is lowered in structural strength.
[0005]
The present invention has been devised in view of such problems of the prior art, and has a structure that is considered to be highly safe in terms of strength, and a ceramic flange that secures sealing surface pressure at high temperatures to prevent the occurrence of leaks. An object of the present invention is to provide a fastening structure for a metal flange.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the fastening structure of the ceramic flange and the metal flange of the present invention is arranged such that the ceramic flange and the metal flange face each other with the metal elastic seal therebetween, and have a U-shaped cross section so as to sandwich both flanges. The metal flange is covered with a metal flange, and the metal flange is pressed against the ceramic flange by a fastening bolt screwed into the frame. The sum of the respective thermal expansions of the thickness of the ceramic flange, the thickness of the metal flange, and the length of the protruding portion of the fastening bolt from the inner surface of the fastening frame due to the temperature rise of The difference is within the resilient elastic deformation amount of the metal elastic seal at the high use temperature.
[0007]
Further, it is preferable to sandwich a cushioning material between the inner surface of the fastening frame and the ceramic flange.
[0008]
Next, the operation of the present invention will be described. A ceramic flange and a metal flange are arranged with metal elasticity therebetween, and a fastening frame is put on the ceramic flange and the metal flange is fastened with a fastening bolt. The tightening amount should be within the resilient elastic deformation amount of the metal elastic seal. When the temperature is raised to the operating temperature in this state, the thickness of the ceramic flange, the thickness of the metal flange, and the length of the protruding portion of the fastening bolt from the inner surface of the fastening frame are each thermally expanded. Each material is selected so that the coefficient of thermal expansion of the metal of the fastening frame is sufficiently smaller than the coefficient of thermal expansion of the metal of the metal flange and the fastening bolt, so that the thickness of the ceramic flange and the thickness of the metal flange are selected. The difference between the sum of the thermal expansion of the bolt and the length of the protruding part of the fastening bolt from the inner surface of the fastening frame is subtracted from the thermal expansion of the fastening frame method. It can be within the deformation amount. Therefore, even in a high temperature state, the seal surface pressure of the metal elastic seal is sufficiently maintained, and no leak occurs.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view of a fastening structure between a ceramic flange and a metal flange according to the present invention. FIG. 2 is a front view of the fastening frame. FIG. 3 is a front view of the metal elastic seal. FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA of FIG.
[0010]
FIG. 1 shows a part of a ceramic heat exchanger, which shows a fastening structure between a ceramic block constituted by a ceramic plate (flange) such as silicon nitride and a ceramic heat transfer tube fixed thereto and an air header having a metal flange. Is shown. In this ceramic heat exchanger, air flows inside the heat transfer tube, and exhaust gas flows outside the heat transfer tube.
[0011]
In the figure, reference numeral 1 denotes a ceramic flange to which a ceramic heat transfer tube 7 is fixed to form a tube sheet. Reference numeral 2 denotes a metal flange, which forms a part of a metal air header. Reference numeral 3 denotes a metal elastic seal, which will be described later in detail. Reference numeral 4 denotes a metal fastening frame having a U-shaped cross section as shown in the figure. As shown in FIG. 2, the fastening frame 4 is formed by dividing a rectangular annular frame into two parts 4b and 4c, and has a plurality of tap holes 4a formed on one side surface. Reference numeral 5 denotes a fastening bolt which is screwed with the tap hole 4a. Reference numeral 6 denotes a buffer material, which is obtained by adding an inorganic filler to a ceramic fiber mainly composed of silica and alumina and solidifying the ceramic fiber with an organic binder.
[0012]
As shown in FIGS. 3 and 4, the metal elastic seal 3 is made of a heat-resistant alloy such as Inconel or the like and formed into a rectangular ring-shaped coil spring 3a. The inner cover 3b is covered, and an outer cover 3c such as an inconel having a C-shaped cross section and formed in a ring shape is placed on the outer side, and the opening of the C-shape faces the outside. Use it by crushing it up and down.
[0013]
The ceramic flange 1 and the metal flange 2 are arranged to face each other with the metal elastic seal 3 interposed therebetween. A metal fastening frame 4 having a U-shaped cross section is placed so as to sandwich both flanges 1 and 2, and the metal flange 2 is elastically sealed with a plurality of fastening bolts 5 screwed to the fastening frame 4. They are sandwiched and pressed against the ceramic flange. When the temperature is raised from room temperature to 700 to 850 ° C., which is the operating temperature, the length L c of the ceramic flange 1, the thickness L h of the metal flange 2, and the length of the portion of the fastening bolt 5 protruding from the inner surface 4 d of the fastening frame. L b is each thermal expansion, but the sum of the thermal expansion amount, minus the amount of thermal expansion clear width L f of the clamping frame 4 is within recoverable elastic deformation of the elastic metal seal The materials and dimensions of the metal flange 2, the tightening bolt 5, and the tightening frame 4 are selected as described above, and the sealing surface pressure is maintained at a desired value, and there is no risk of leakage. Since the thermal expansion of the cushioning material 6 and the metal elastic seal 3 is small, they may be neglected. The resilient deformation of the metal elastic seal is considered to be about 4%.
[0014]
Hereinafter, the above items will be described using mathematical expressions.
It is assumed that the initial temperature of the fastening structure between the ceramic flange and the metal flange is T 0 and the rigidity of each member is sufficiently high. Further, the effective dimension of each member is L, the temperature is T, the coefficient of linear expansion is α, and the thermal expansion amount is δ. That is, the suffix f is the inner dimension of the fastening frame 4, the suffix b is the length of the protruding portion of the fastening bolt 5 from the inner surface of the fastening frame, the suffix h is the thickness of the metal flange 2, and the suffix s is the metal elastic seal. 3, the subscript c represents the thickness of the ceramic flange 1, and the subscript k represents the thickness of the cushioning material 6, respectively.
[0015]
The thermal expansion amount δ of each member is represented by the following equation.
δ f = (T f -T 0 ) α f L f, δ b = (T b -T 0) α b L b
δ h = (T h -T 0 ) α h L h, δ s = (T s -T 0) α s L s
δ c = (T c −T 0 ) α c L c , δ k = (T k −T 0 ) α k L k
[0016]
In addition, from the knowledge of an experimental machine for a ceramic heat exchanger and a high-temperature sealing element test, it can be said that the fastening portion is sufficiently kept warm and the temperatures of the respective portions are almost the same. That is, when a common use temperature and T a T f ≒ T b ≒ T h ≒ T s ≒ T c ≒ T k = (T a)
It is.
[0017]
It is considered that the thermal expansion of the cushioning material 6 and the metal elastic seal 3 is sufficiently small. That is, δ s ≒ δ k ≒ 0
It is.
Therefore, when the relative amount of expansion and contraction in the use temperature T a and beta,
β = δ f − (δ b + δ h + δ c ) = (T a −T 0 )
{Α f L f - (α b L b + α h L h + α c L c)}
It is. Since recoverable elastic deformation amount at the use temperature of the metallic elastic seal 3 is believed to be about 4% of the thickness L s at normal temperature use,
β ≦ 0.04L s
It suffices to select α f L f , α b L b , and α h Lh such that
[0018]
Embodiment 1
A test was conducted on the fastening structure of the ceramic flange and the metal flange used at a temperature of 700 ° C. The material of the tightening frame is 9Cr-1Mo steel, the cushioning material is HS sheet (trade name of Nippon Pillar Industry Co., Ltd.), the material of the ceramic flange is silicon nitride, the material of the metal elastic seal is Inconel 600, The material of the metal flange was SUS316, and the material of the bolt was SUS316.
[0019]
Table 1 shows the calculation results.
[0020]
[Table 1]
Figure 0003541377
[0021]
The relative expansion and contraction amount β is β = 0.3825- (0.0337 + 0.1846 + 0.1342)
= 0.03
Therefore, β <0.04 × 2.6 = 0.104
Therefore, even at high temperatures, sufficient sealing properties are maintained.
[0022]
The original size of the metal elastic seal was 3.3 mm in diameter.
[0023]
Embodiment 2
A test was conducted on the fastening structure between the ceramic flange and the metal flange used at a temperature of 825 ° C. The material of the tightening frame is HA242 (Haynes Alloy 242, Cr8%, Mo25%, Fe2%, remaining Ni), the buffer material is HT sheet (trade name of Nippon Pillar Industry Co., Ltd.), and the ceramic flange material is silicon nitride. The material of the jacket of the metal elastic seal was Inconel 600, and the material of the metal flange and bolt was Incoloy 800H.
[0024]
Table 2 shows the calculation results.
[0025]
[Table 2]
Figure 0003541377
[0026]
The relative expansion and contraction amount β is β = 0.8513− (0.0507 + 0.2608 + 0.5057)
= 0.0341
Therefore, β <0.04 × 2.6 = 0.104
Therefore, even at high temperatures, sufficient sealing properties are maintained.
[0027]
The original size of the metal elastic seal was 3.3 mm in diameter.
[0028]
The present invention is not limited to the embodiments and examples described above, and various changes can be made without departing from the gist of the invention.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, the fastening structure of the ceramic flange and the metal flange of the present invention has the thickness of the ceramic flange, the thickness of the metal flange, and the protrusion of the fastening bolt from the inner surface of the fastening frame due to the temperature rise from room temperature to the operating temperature. Since the difference between the sum of the thermal expansions of the lengths of the parts and the thermal expansion of the method within the fastening frame is within the amount of elastic deformation that can be restored at the high operating temperature of the metal elastic seal, Even in such a case, an excellent effect is obtained such that the sealing surface pressure is sufficiently ensured and the sealing performance is not impaired.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a fastening structure of a ceramic flange and a metal flange of the present invention.
FIG. 2 is a front view of a fastening frame.
FIG. 3 is a plan view of a metal elastic seal.
FIG. 4 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 3;
[Explanation of symbols]
1 ceramic flange (tube sheet)
2 Metal flange 3 Metal elastic seal 4 Tightening frame 5 Fastening bolt 6 Buffer material

Claims (3)

セラミック熱交換器の管板と空気ヘッダの金属製フランジとを金属製弾性シールを挟んで対峙して配置し、それらを挟むように断面コ字状の金属製の締付枠を被せ、締付枠に螺合した締結ボルトにより金属製フランジをセラミック熱交換器の管板に押付けるようにしたセラミック熱交換器の管板と空気ヘッダの金属製フランジの締結構造であって、常温から使用温度までの温度上昇による管板の厚さ、金属製フランジの厚さおよび締結ボルトの締付枠内面からの突出部分の長さの各熱膨張量の和を、締付枠内法の熱膨張量から引いた差が、正の値であり、かつ、金属製弾性シールの高温使用温度における復元可能な弾性変形量以内であることを特徴とするセラミック熱交換器の管板と空気ヘッダの金属製フランジの締結構造。 The tube plate of the ceramic heat exchanger and the metal flange of the air header are placed facing each other with a metal elastic seal in between, and a metal-made clamping frame with a U-shaped cross section is placed so as to sandwich them. A fastening structure between a tube plate of a ceramic heat exchanger and a metal flange of an air header in which a metal flange is pressed against a tube plate of a ceramic heat exchanger by a fastening bolt screwed into a frame. the thickness of the tube plate by a temperature rise up to the sum of the thermal expansion of the length of the projecting portion of the fastening frame inside surface of the thickness and the fastening bolts of the metal flange, thermal expansion of the clear width of the clamping frame minus the amount, positive a value and a metal resilient seal metal tube sheet and air header of ceramic heat exchanger, characterized in that is within the elastic deformation amount recoverable at high use temperatures Flange fastening structure. セラミック熱交換器の管板と空気ヘッダの金属製フランジの締結構造は外側から十分保温されており、使用状態において、セラミック熱交換器の管板、空気ヘッダの金属製フランジ、締結ボルトおよび金属製の締付枠の各温度がほぼ同じである請求項1記載のセラミック熱交換器の管板と空気ヘッダの金属製フランジの締結構造。The fastening structure between the tube plate of the ceramic heat exchanger and the metal flange of the air header is sufficiently kept warm from the outside. 2. The fastening structure of claim 1, wherein the temperatures of the fastening frames are substantially the same. 締付枠内面と管板との間に緩衝材を挟んだ請求項1または請求項2記載のセラミック熱交換器の管板と空気ヘッダの金属製フランジの締結構造。3. The fastening structure of a tube plate of a ceramic heat exchanger and a metal flange of an air header according to claim 1 or 2, wherein a buffer material is interposed between the inner surface of the fastening frame and the tube sheet.
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