專利名稱：熱交換器以及熱交換器的噴管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱交換器以及熱交換器的噴管(nozzle)。
背景技術(shù)：
以往，提出了在用于向熱交換器等的主體內(nèi)部導(dǎo)入高溫流體的噴管內(nèi)設(shè)置有熱套管(thermal sleeve)的熱交換器等的噴管構(gòu)造，該熱套管由比該噴管的直徑小的筒體構(gòu)成，一端被安裝在噴管上游側(cè)的內(nèi)周壁上(例如參照專利文獻(xiàn)1)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本實開平6-65781號公報發(fā)明要解決的問題然而，在上述的現(xiàn)有技術(shù)中，存在若使用加熱蒸氣溫度變高溫的熱交換器，則不能夠?qū)崿F(xiàn)高溫的蒸氣所流入的噴管中的熱應(yīng)力及蠕變(creep)的緩和的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決這樣的問題而作出的，其目的在于提供一種能夠提高熱交換器的噴管中的熱應(yīng)力及蠕變的緩和的熱交換器以及熱交換器的噴管。用于解決問題的方法為了解決上述的問題，本發(fā)明的熱交換器的特征在于，具備內(nèi)殼，該內(nèi)殼具有流體流動的內(nèi)部空間和流體從該內(nèi)部空間流出的開口部；外殼，覆蓋上述內(nèi)殼，在與上述內(nèi)殼之間形成有從上述開口部流出的流體流動的第一流路；冷卻部，設(shè)在上述內(nèi)殼內(nèi)，對上述內(nèi)部空間內(nèi)的流體進(jìn)行冷卻；以及入口噴管，該入口噴管具有第一管體，貫穿上述外殼使流體向上述內(nèi)部空間內(nèi)流入；第二管體，覆蓋上述第一管體，在與上述第一管體之間形成第二流路，并且，該第二管體的一端與上述外殼連結(jié)從而上述第一流路與上述第二流路連通，且另一端在上述外殼的外側(cè)與上述第一管體連接并密封上述第二流路，流體的一部分從上述第一流路流動至上述第二流路；以及第三管體，與上述第二管體連結(jié)，流體從上述第二流路流入該第三管體。此外，熱交換器的噴管的特征在于，具備第一管體，使流體從外部向熱交換器的內(nèi)部空間內(nèi)流入；第二管體，覆蓋上述第一管體，在與上述第一管體之間形成流路，并且，該第二管體的一端與上述熱交換器連結(jié)從而上述內(nèi)部空間與上述流路連通，且另一端在上述熱交換器的外側(cè)與上述第一管體連接并密封上述流路，流體的一部分從上述內(nèi)部空間流動至上述流路；以及第三管體，與上述第二管體連結(jié)，流體從上述流路流入該第三管體。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，能夠提高熱交換器的噴管中的熱應(yīng)力及蠕變的緩和。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的熱交換器的構(gòu)成的剖面的剖視圖。圖2是表示圖1的主要部分剖面的圖。圖3是表示第2實施方式的熱交換器的主要部分剖面的圖。圖4是表示圖3的A-A剖面的圖。圖5是表示第3實施方式的熱交換器的主要部分剖面的圖。圖6是表示第4實施方式的熱交換器的主要部分剖面的圖。
具體實施例方式(實施方式1)以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的熱交換器10的構(gòu)成的剖面的剖視圖。圖2是表示圖1的主要部分剖面的圖。如圖1所示，該熱交換器10具備外殼(outside shell) 11，形成為使蒸氣等的流體S流通的中空的圓筒形狀；以及內(nèi)殼(inside shell) 12，設(shè)在外殼11的內(nèi)部，被形成為中空的圓筒形狀。該內(nèi)殼12的一端被支撐在圓盤形狀的管板25上，并被固定在管板25上， 該管板25設(shè)在外殼11的長度方向的一端側(cè)(圖中，外殼11的右端側(cè))。該外殼11的長度方向的另一端側(cè)(圖中，外殼11的左端側(cè))與使流體S流出至外部的出口噴管(outlet nozzle) 18 連結(jié)。在該內(nèi)殼12的右端側(cè)(管板25側(cè))，在內(nèi)殼12的周面上配置有開口部12a，該開口部12a用于從內(nèi)殼12內(nèi)流出流體S。該內(nèi)殼12內(nèi)設(shè)有多個傳熱管(以下稱為“傳熱管組”)13，該傳熱管組13貫穿管板25，并且被支撐在管板25上。該傳熱管組13被供給從未圖示的例如供水機(jī)流向鍋爐的低溫水L，對內(nèi)殼12內(nèi)的流體S進(jìn)行冷卻。另外，14是低溫水L流入的供水入口，15是低溫水L流出的供水出口，16是隔開供水入口 14和供水出口 15 的隔板。此外，外殼11覆蓋內(nèi)殼12，在與內(nèi)殼12之間形成從開口部12a流入的流體S進(jìn)行流動的第一流路17。來自在該外殼11的右端側(cè)配置的開口部12a的流體S在第一流路17 內(nèi)向圖中的左方向流動，從與外殼11的左端側(cè)連結(jié)的出口噴管18流出。如圖2所示，在外殼11的左端側(cè)的周面上安裝有用于流入來自蒸氣渦輪的高溫的流體(蒸氣)的入口噴管(inlet nozzle) 19。該入口噴管19由第一管體20、第二管體21 以及第三管體22構(gòu)成。第一管體20的一端貫穿外殼11從外部被安裝在內(nèi)殼12的左端側(cè)的周面上，使流體S向該內(nèi)殼12內(nèi)流入。來自該第一管體20的流體S在內(nèi)殼12內(nèi)向圖中的右方向流動， 從開口部12a流出至第一流路17。第二管體21形成為內(nèi)徑比第一管體20的外徑大，覆蓋第一管體20，在與第一管體 20之間形成第二流路23。該第二管體21的一端與外殼11連結(jié)，第一流路17連通第二流路23，并且另一端在外殼11的外側(cè)與第一管體20連接，密封第二流路23的一端。這樣，第二管體21在與第一管體20之間形成第二流路23，從該第一流路17流入流體S的一部分。第三管體22的一端與第二管體連結(jié)，另一端與出口噴管連結(jié)，構(gòu)成為流體S的一部分能夠向出口噴管18流出。該第三管體22具有使流體S的一部分流出至出口噴管18的旁通(by-pass)功能。通過該構(gòu)成，高溫的流體S從入口噴管19的第一管體20流入內(nèi)殼12的左端，在內(nèi)殼12內(nèi)向圖中的右方向移動，被在傳熱管組13內(nèi)循環(huán)流動一圈的低溫水L冷卻。該冷卻后的流體S從內(nèi)殼12的開口部1 流出至第一流路17。通過將開口部1 配置在內(nèi)殼12的右端側(cè)，將入口噴管19配置為離開內(nèi)殼12的左端側(cè)，從而能夠延長流體S在內(nèi)殼12的內(nèi)部空間流動的距離，能夠更高效地執(zhí)行基于冷卻部即傳熱管組13的流體S的冷卻。第一流路17的流體S沿著外殼11的內(nèi)周面和內(nèi)殼12的外周面，向圖中的左方向流動，從而能夠冷卻外殼11和內(nèi)殼12。該第一流路17的流體S從外殼11左端的出口噴管 18流出至熱交換器10的外部。此外，第一流路17的一部分的流體S被分流而流入入口噴管19的第二流路23。 第二流路23的流體S沿著第一管體20的外周面和第二管體21的內(nèi)周面，向圖中的上方向流動，對第一管體20和第二管體21進(jìn)行冷卻。該第二流路23的流體S向第三管體22流出。第三管體22的流體S向圖中的左方向流動，在出口噴管18中與來自第一流路17的流體S匯合并向熱交換器10的外部流出。這樣，根據(jù)該實施方式的熱交換器，在雙重構(gòu)造的外殼和內(nèi)殼之間形成冷卻后的流體進(jìn)行流通的第一流路，并且具有入口噴管，該入口噴管形成使冷卻后的流體的一部分流入的第二流路，從而能夠?qū)ν鈿?、?nèi)殼以及高溫的流體流過的入口噴管進(jìn)行冷卻。其結(jié)果，能夠提高熱交換器及噴管處的熱應(yīng)力及蠕變的緩和，能夠提供可靠性高的熱交換器。另外，在本實施方式中，對冷卻蒸氣等的氣體的熱交換器進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不僅限于此，當(dāng)然也可以在對例如油等的液體進(jìn)行冷卻的熱交換器中使用。(實施方式2)圖3是表示第2實施方式的熱交換器的主要部分剖面的圖。圖4是表示圖3的 A-A剖面的圖。如圖3、圖4所示，該實施方式的熱交換器10具備在外殼11的內(nèi)周面上支撐內(nèi)殼 12的多個支撐部30。內(nèi)殼12與管板25相對，且在內(nèi)殼12的長度方向的一端(圖中，內(nèi)殼12的右端) 上具有與該管板25離開的端面12b，在該管板25與端面12b之間形成有空間。該空間作為第一流路的一部分而發(fā)揮作用。端面12b與管板25—起支撐著貫穿的傳熱管組13。在該內(nèi)殼12的右端的周面上，且在端面12b上配置有從內(nèi)部流出流體S的開口部12a。通過該構(gòu)成，第一流路17的流體S沿著外殼11的內(nèi)周面和內(nèi)殼12的外周面，向圖中的左方向流動，對外殼11和內(nèi)殼12進(jìn)行冷卻，并且沿著端面12b和管板25，向圖中的下方向流動，從而能夠冷卻管板25。這樣，根據(jù)該實施方式的熱交換器，能夠獲得與實施方式1相同的效果，并且能夠使內(nèi)殼相對于外殼而獨(dú)立，并被支撐在外殼內(nèi)部，在端面與管板之間的空間也形成了使冷卻后的流體流通的第一路線。其結(jié)果，由于能夠提高管板處的熱應(yīng)力及蠕變的緩和，因此能夠提供可靠性更高的熱交換器。(實施方式3)圖5是表示第3實施方式的熱交換器的主要部分剖面的圖。
如圖5所示，該實施方式的熱交換器10是與圖4的熱交換器大致相同的構(gòu)成。不同點(diǎn)是管板25遮蔽外殼11內(nèi)部的長度方向的一端，且被配置為比內(nèi)殼12更接近下方，外殼11以及內(nèi)殼12的長度方向位于圖中的上下方向，熱交換器10形成為豎放(縦置t )形狀。入口噴管19設(shè)在外殼11的上端側(cè)的周面上。第一管體20貫穿外殼11從外部被安裝在內(nèi)殼12的上端側(cè)的周面上，使流體S向該內(nèi)殼12內(nèi)流入。此外，在該熱交換器10中，能夠?qū)⑦\(yùn)轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的冷凝排液(蒸氣冷凝后得到的液體)W存留在管板25側(cè)，在管板25的周面上安裝使該冷凝排液W流出的回收噴管(回収7 文 ^ )31。通過該構(gòu)成，高溫的流體S從入口噴管19的第一管體20流入內(nèi)殼12的上端，在內(nèi)殼12內(nèi)向圖中的下方向移動，通過在傳熱管組13內(nèi)循環(huán)流動一圈的低溫水L而被冷卻。 該冷卻后的流體S從內(nèi)殼12的開口部1 流出至第一流路17。第一流路17的流體S沿著外殼11的內(nèi)周面和內(nèi)殼12的外周面，向圖中的上方向流動，能夠?qū)ν鈿?1和內(nèi)殼12進(jìn)行冷卻。該第一流路17的流體S從外殼11上端的出口噴管18流出至熱交換器10的外部。此外，第一流路17的一部分的流體S被分流而流入入口噴管19的第二流路23。 第二流路23的流體S沿著第一管體20的外周面和第二管體21的內(nèi)周面，向圖中的右方向流動，從而對第一管體20和第二管體21進(jìn)行冷卻。該第二流路23的流體S向第三管體22 流出。第三管體22的流體S向圖中的上方向流動，在出口噴管18中與來自第一流路17的流體S匯合并向熱交換器10的外部流出。此外，流體S在熱交換器10運(yùn)轉(zhuǎn)時在熱交換器10內(nèi)部進(jìn)行冷凝而產(chǎn)生冷凝排液 W。該冷凝排液W在管板25上流動，進(jìn)而在管板25上從回收噴管31流出至熱交換器10外部而變得能夠回收。由此，根據(jù)該實施方式的熱交換器，能夠獲得與實施方式2相同的效果，并且能夠使回收噴管與管板連結(jié)。其結(jié)果，由于冷凝排液的回收變得容易，能夠提供可靠性更高的熱交換器。(實施方式4)圖6是表示第4實施方式的熱交換器的主要部分剖面的圖。如圖6所示，該實施方式是在僅外殼11的構(gòu)造的熱交換器10上安裝入口噴管19 的情況的一例。該入口噴管19安裝在外殼11的右端側(cè)的周面上。該入口噴管19與實施方式1 相同，由第一管體20、第二管體21以及第三管體22構(gòu)成。第一管體20貫穿外殼11從外部與外殼11的右端側(cè)的傳熱管組13接觸，使流體S 向該外殼11內(nèi)流入，該外殼11的右端側(cè)即是低溫水L流入外殼11或者從外殼11流出的
基端側(cè)。第二管體21覆蓋第一管體20，在與第一管體20之間形成第二流路23。該第二管體21的一端與外殼11連結(jié)，與外殼11的內(nèi)部空間連通第二流路23，且另一端在外殼11的外側(cè)與第一管體20連接并密封了第二流路23的一端。這樣，第二管體21在與第一管體20 之間形成了能夠與外殼11的內(nèi)部空間連結(jié)的第二流路23，從該外殼11的內(nèi)部空間流入流體S的一部分。第三管體22與實施方式1相同，其一端與第二管體21連結(jié)，另一端與出口噴管18 連結(jié)，從外殼11流入第二流路23的流體S的一部分與出口噴管18旁通。通過該構(gòu)成，高溫的流體S從入口噴管19的第一管體20流入外殼11的右端，在外殼11內(nèi)向圖中的左方向移動，通過在傳熱管組13內(nèi)循環(huán)流動一圈的低溫水L而被冷卻。該冷卻后的流體S在外殼11內(nèi)向圖中的左方向流動，能夠?qū)ν鈿?1進(jìn)行冷卻。該流體S從被安裝于外殼11的左端的出口噴管18流出至外部。該冷卻后的流體S的一部分被分流而流入入口噴管19的第二流路23。第二流路 23的流體S沿著第一管體20的外周面和第二管體21的內(nèi)周面，向圖中的上方向流動，從而對第一管體20和第二管體21進(jìn)行冷卻。該流路23的流體S向第三管體22流出。第三管體22的流體S向圖中的左方向流動，在出口噴管18中與來自外殼11內(nèi)的流體S匯合并向熱交換器10的外部流出。這樣，根據(jù)該實施方式的熱交換器，在外殼中流通冷卻后的流體，并且具備入口噴管，該入口噴管形成使冷卻后的流體流入的流路，從而能夠?qū)ν鈿ひ约案邷氐牧黧w所流動的入口噴管進(jìn)行冷卻。其結(jié)果，由于能夠提高熱交換器以及噴管處的熱應(yīng)力及蠕變的緩和， 能夠提供可靠性高的熱交換器。另外，本申請發(fā)明不僅限于上述實施方式，在實施的階段可以在不脫離其要旨的范圍內(nèi)對構(gòu)成要素進(jìn)行變形。此外，通過對上述實施方式中所公開的多個構(gòu)成要素進(jìn)行適當(dāng)?shù)亟M合，能夠構(gòu)成多種發(fā)明。例如，也可以從實施方式所公開的全部構(gòu)成要素中刪除幾個構(gòu)成要素。另外，也可以在不同的實施方式之間適當(dāng)?shù)亟M合構(gòu)成要素。符號說明10…熱交換器，1L···外殼，12…內(nèi)殼，12a···開口部，12b···端面，13…傳熱管組， 14…供水入口，15…供水出口，16…隔板，17…第一流路，18…出口噴管，19…入口噴管， 20…第一管體，21···第二管體，22…第三管體，23…第二流路，25…管板，30···支撐部，31··· 回收噴管，L···低溫水，S···流體，W…冷凝排液。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器，其特征在于，具備內(nèi)殼，具有流體流動的內(nèi)部空間和流體從該內(nèi)部空間流出的開口部； 外殼，覆蓋上述內(nèi)殼，在與上述內(nèi)殼之間形成從上述開口部流出的流體流動的第一流路；冷卻部，設(shè)在上述內(nèi)殼內(nèi)，對上述內(nèi)部空間內(nèi)的流體進(jìn)行冷卻；以及入口噴管，具有第一管體，貫穿上述外殼使流體向上述內(nèi)部空間內(nèi)流入；第二管體， 覆蓋上述第一管體，在與上述第一管體之間形成第二流路，并且，該第二管體的一端與上述外殼連結(jié)從而上述第一流路與上述第二流路連通，且另一端在上述外殼的外側(cè)與上述第一管體連接并密封上述第二流路，流體的一部分從上述第一流路流動至上述第二流路；以及第三管體，與上述第二管體連結(jié)，流體從上述第二流路流入該第三管體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱交換器，其特征在于，上述熱交換器還具備出口噴管，該出口噴管與上述外殼連結(jié)，用于流出從上述第一流路流入的上述流體，上述第三管體使從上述第二流路流入的流體流出至上述出口噴管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于， 上述內(nèi)殼構(gòu)成為圓筒形狀，還具備對上述圓筒形狀的內(nèi)殼的一端進(jìn)行支撐的支撐部， 上述開口部配置在上述支撐部側(cè)的上述內(nèi)殼的一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱交換器，其特征在于， 還具備在上述外殼的內(nèi)側(cè)支撐上述內(nèi)殼的支撐部，上述內(nèi)殼還具有與上述支撐部離開的端面，上述支撐部與上述端面之間的空間作為上述第一流路的一部分而發(fā)揮作用。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱交換器，其特征在于， 上述熱交換器還具備流出部，將通過上述蒸氣的冷凝而存留在上述支撐部的液體流出至外部；以及管板，用于支撐上述冷卻部，上述支撐部遮蔽上述外殼內(nèi)部的長度方向的一端，且被配置為比上述內(nèi)殼更接近上述管板側(cè)。
6.一種熱交換器的噴管，其特征在于，具備第一管體，使流體從外部向熱交換器的內(nèi)部空間內(nèi)流入；第二管體，覆蓋上述第一管體，在與上述第一管體之間形成流路，并且，該第二管體的一端與上述熱交換器連結(jié)從而上述內(nèi)部空間與上述流路連通，且另一端在上述熱交換器的外側(cè)與上述第一管體連接并密封上述流路，流體的一部分從上述內(nèi)部空間流動至上述流路；以及第三管體，與上述第二管體連結(jié)，流體從上述流路流入該第三管體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱交換器的噴管，其特征在于，上述熱交換器具有出口噴管，該出口噴管用于流出從上述內(nèi)部空間流入的上述流體， 上述第三管體使從上述內(nèi)部空間流入的流體流出至上述出口噴管。
全文摘要
提供一種能夠提高熱交換器的噴管中的熱應(yīng)力及蠕變的緩和的熱交換器以及熱交換器的噴管。該熱交換器具備內(nèi)殼，該內(nèi)殼具有內(nèi)部空間和流體流出用的開口部；外殼，在與上述內(nèi)殼之間形成第一流路；以及入口噴管，該入口噴管具有第一管體，貫穿上述外殼并向上述內(nèi)部空間內(nèi)流入流體；第二管體，覆蓋上述第一管體，在與上述第一管體之間形成第二流路，并且其一端與上述外殼連結(jié)從而上述第一流路與上述第二流路連通，且另一端在上述外殼的外側(cè)與上述第一管體連接并密封上述第二流路，流體從上述第一流路流動至上述第二流路；以及第三管體，與上述第二管體連結(jié)，從上述第二流路流入流體。
文檔編號F28F9/22GK102313482SQ20111016895
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者佐藤健二, 山家信雄, 藤澤壯史, 須賀威夫 申請人:株式會社東芝