JP4073154B2

JP4073154B2 - Data structure and structure information providing method for ceramic radiant tube burner

Info

Publication number: JP4073154B2
Application number: JP2000212702A
Authority: JP
Inventors: 憲泰木村; 弘達藤原; 秀昭浅野
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2020-07-13
Also published as: JP2002022110A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
炉内に露出され、内部に燃焼室を形成するセラミック製のラジアントチューブと、前記ラジアントチューブを接着剤を介して内挿接合し、炉壁に穿設された炉壁穴に内挿されるスリーブ部とを備えたセラミックラジアントチューブバーナにおいて、その構造情報を提供する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のラジアントチューブバーナは、加熱炉や熱処理炉等の間接的な加熱に利用される。
このようなラジアントチューブバーナにおいて、最も一般的なものは、炉壁を貫通して炉内に露出されるラジアントチューブが金属製のものであった。しかし、近年、炉内における処理温度の上昇の要望に伴い、ラジアントチューブの耐熱性等を向上させ長期間安定して使用することを可能にするためにラジアントチューブの材質として、ＳｉＣ（炭化珪素）やＳｉ₃Ｎ₄（窒化珪素）等の耐熱性の高いセラミックの利用が検討、実用化されている。
一般にセラミック製のラジアントチューブは、従来の金属製のラジアントチューブと同様にフランジ部においてつば付きの形状であるが、単純に金属製のラジアントチューブをつば付きのセラミック製のラジアントチューブに置き換えた場合、炉壁との固定部はセラミックチューブのフランジ部を挟み込むいわゆる二重フランジ構造となり、従来の金属製のフランジ部で固定していた場合と比較して、その構造が複雑となるため、炉壁との固定部の改造に多大な費用が必要となる。このような事態を避け、固定部の構造の単純化、及び既設品との互換性を図るために、セラミック製のラジアントチューブをつば無しの直管型とし、そのラジアントチューブが炉壁に固定される金属製のフランジ固定部材等に設けられ、炉壁穴に内挿されるスリーブ部に耐熱接着材を介して内挿され、炉内に露出される構造とする場合がある。このように構成することで、フランジ固定部及びスリーブ部を従来通りの金属製としたまま、ラジアントチューブのみをセラミック製とし、両者を耐熱接着剤を利用して簡便に固定接合することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成されたセラミックラジアントチューブバーナにおいて、ラジアントチューブの自重等によりラジアントチューブと接着剤との界面において発生する応力が、その接合部の許容応力以上となるとラジアントチューブの脱落や破損の虞があり、特に、ラジアントチューブの長手方向を水平方向とする場合、上記界面の特にスリーブ部の炉内側の縁部付近において、局所的に大きな応力が発生するので、その応力が許容応力以下であるかどうかを判定する必要があった。しかし、スリーブ部の長さが、セラミックラジアントチューブバーナを設置しようとする顧客側の炉壁の厚さ以上であると、炉内にスリーブ部が晒され破損する虞があり、スリーブ部の構造を適切なものに設定する必要がある。
よって、上記の顧客からセラミックラジアントチューブバーナの設置の検討依頼があったときに、これらの事情を踏まえて、顧客側の炉に設置可能なセラミックラジアントチューブバーナの構造を決定し、そのバーナの構造が顧客の要望にあったものかを判断する必要があるが、従来、このような判断を適切且つ瞬時に行う手段はなく、セラミックラジアントチューブを設置しようとする顧客から、その設置の可否等の問合せがあっても、瞬時に対応することは困難であった。
【０００４】
従って、本発明は、上記の事情に鑑みて、上記のセラミックラジアントチューブにおいて、スリーブ部の長さ等の構造が適切なものかを瞬時に判断するのに利用することができるデータ構造及びその技術を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るデータ構造は、請求項１に記載したごとく、炉内に露出され、内部に燃焼室を形成するセラミック製のラジアントチューブと、前記ラジアントチューブを接着剤を介して内挿接合し、炉壁に穿設された炉壁穴に内挿されるスリーブ部とを備えたセラミックラジアントチューブバーナにおいて、
前記ラジアントチューブの径φ及び長さＬと、前記スリーブ部の長さｌとから求められる前記ラジアントチューブと前記スリーブ部との接合部における最大応力が、前記接合部の温度Ｔから求められる前記接着剤の許容応力以下となる、前記ラジアントチューブの径φ及び長さＬと、前記スリーブ部の長さｌと、前記接合部の温度Ｔとの４つのパラメータ値の相関関係を示すことを特徴とする。
【０００６】
セラミック製のラジアントチューブをフランジ固定部材のスリーブ部に内挿し、接着剤で接合してなるセラミックラジアントチューブバーナにおいて、スリーブ部に充填された接着剤とラジアントチューブとの界面にかかる最大応力は、ラジアントチューブの径φとラジアントチューブの長さＬとであるラジアントチューブの構造に関する値とスリーブ部の長さｌに依存性を持ち、ラジアントチューブの径φ及び長さＬが大きくなるほど、若しくはスリーブ部の長さｌが小さくなるほど、上記界面にかかる最大応力は大きくなる。また、このような最大応力は、夫々の値から、実験若しくはコンピュータシュミレーション等で求めることができる。
また、接着剤の許容応力は、スリーブ部の温度Ｔに依存し、温度Ｔが大きくなるほど、許容応力は小さくなる。
よって、本構成のごとく、本発明のデータ構造は、上記の最大応力が、上記の許容応力以下となるような、上記の４つのパラメータ値（φ，Ｌ，ｌ，Ｔ）の相関関係を示すように構成され、このデータ構造は、ラジアントチューブバーナの４つのパラメータ値が適正な値となっているかを判断することに利用することができ、例えば、ラジアントチューブの径φとラジアントチューブの長さＬとスリーブ部の温度Ｔとの既知のパラメータ値から、スリーブ長さｌの下限界値を導出して、その下限界値に基づいてスリーブ部の長さを決定することができる。
【０００７】
本発明に係るセラミックラジアントチューブバーナの構造情報提供方法は、請求項２に記載したごとく、炉内に露出され、内部に燃焼室を形成するセラミック製のラジアントチューブと、前記ラジアントチューブを接着剤を介して内挿接合し、炉壁に穿設された炉壁穴に内挿されるスリーブ部とを備えたセラミックラジアントチューブバーナにおいて、
前記ラジアントチューブの径φ、前記ラジアントチューブの長さＬ、前記スリーブ部の長さｌ、及び前記スリーブ部の温度Ｔの４つのパラメータ値の内、３つの既知のパラメータ値を構造情報依頼者から受付け、
前記請求項１に記載のデータ構造に示された前記４つのパラメータ値の相関関係に基づいて、前記３つの既知のパラメータ値から、残りの１つのパラメータ値を決定し、
前記決定した構造に関する構造情報を前記構造情報依頼者へ提供することを特徴とする。
【０００８】
本発明のセラミックラジアントチューブバーナの構造情報提供方法は、本構成のごとく、例えばセラミックラジアントチューブバーナを設置しようとする顧客（構造情報依頼者）から、前記炉の加熱温度や炉壁の厚さ、若しくは従来設置していたラジアントチューブバーナの構造等から求められる、前記ラジアントチューブの径φ、前記ラジアントチューブの長さＬ、前記スリーブ部の長さｌ、及び前記スリーブ部の温度Ｔの４つのパラメータ値の内の３つの既知のパラメータ値を、直接若しくはインターネット等を介して受付け、その３つのパラメータ値と、上記の請求項１記載のデータ構造に示された前記４つのパラメータ値の相関関係から、ラジアントチューブと接着剤との界面にかかる最大応力が、接着剤の許容応力以下となるような、前記残りの１つのパラメータ値を決定して、セラミックラジアントチューブバーナの構造を決定することができ、その決定されたパラメータ値若しくはバーナ構造の情報、又はその決定されたパラメータ値又はバーナ構造と、顧客側の炉の仕様又は顧客の要求仕様等とを比較して得ることができる、セラミックラジアントチューブバーナの設置可否を判断情報等の前記構造情報を、直接若しくはインターネット等を介して瞬時に顧客側に提供することができ、この構造情報を提供された顧客は瞬時にセラミックラジアントチューブバーナの設置の判断を行うことができる。また、上記の決定されたバーナ構造は設置の際の設計基準とすることができる。
また、勿論、このようなデータ構造は、前記データ構造を記憶し、コンピュータ読み取り可能なデータ記憶媒体若しくは前記データ構造をグラフ化してなるデータシートとして利用することもできる。
【０００９】
本発明に係るデータ記憶媒体は、請求項３に記載したごとく、請求項１記載のデータ構造を記憶し、コンピュータ読み取り可能なことを特徴とする。
本構成のごとく、本発明のデータ記憶媒体は、上記請求項１記載のデータ構造を記憶し、コンピュータによって読み取り可能に構成されているので、そのデータ記憶媒体に記憶されているデータ構造を瞬時にパーソナルコンピュータ等で読み取って、ラジアントチューブバーナの４つのパラメータ値が適正な値となっているかを瞬時に判断することに利用することができことができる。
【００１０】
本発明に係るデータシートは、請求項４に記載したごとく、請求項１記載のデータ構造をグラフ化してなることを特徴とする。
本構成のごとく、本発明のデータシートは、上記請求項１記載のデータ構造をグラフ化してなるので、例えばそのデータシートをセラミックラジアントチューブバーナが設置されている現場に持ち込んで、その場で、ラジアントチューブバーナの４つのパラメータ値が適正な値となっているかを判断することに利用することができことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１に示すセラミックラジアントチューブバーナ１００は、一端を封止したＳｉＣセラミック製のラジアントチューブ１と、ラジアントチューブ１の他端を耐熱性の接着剤４を介して内挿接合し、炉壁１１に穿設された炉壁穴１１ａに内挿されるＳＵＳ３１０Ｓ製のスリーブ部２とを備え、スリーブ部２を、炉壁１１の外側にネジ等によって固定されるＳＵＳ３１０Ｓ製のフランジ固定部３に接合している。さらに、ラジアントチューブ１内には、同じくＳｉＣセラミック製の内管７と、その内管内に設けられたバーナ部材６とが備えられており、バーナ部材６内に燃料を供給すると共に、バーナ部材６と内管７との間に燃焼用空気を供給して、ラジアントチューブ１と内管７との間に形成された燃焼室８内において燃料を燃焼させてラジアントチューブ１を加熱し、炉内１０の加熱対象物（図示せず）を間接的に加熱する。また、ラジアントチューブ１を加熱後の排ガスは、ラジアントチューブの他端側から排出され、熱交換器を通じて燃焼用空気の予熱に利用される。
【００１２】
このラジアントチューブバーナ１００は、ラジアントチューブ１の長手方向、即ちスリーブ部２のラジアントチューブ１の挿入方向が水平方向であるので、ラジアントチューブ１と接着剤４との界面４ａの特にスリーブ部２の炉内１０側の縁部付近において、局所的に大きな応力が発生し、この界面４ａにおける最大応力が、接着剤４の許容応力以上になると、ラジアントチューブ１の脱落や破損の虞がある。
【００１３】
そこで、図２に示すデータシートＳとしてグラフ化された本発明のデータ構造は、ラジアントチューブ１の径φ及び長さＬと、スリーブ部２の長さｌとから求められるラジアントチューブ１とスリーブ部２との接合部の界面４ａにおける最大応力が、界面４ａの温度Ｔから求められる接着剤４の許容応力以下となる、ラジアントチューブ１の径φ及び長さＬと、スリーブ部２の長さｌと、接合部の温度Ｔとの４つのパラメータ値の相関関係を示すものである。
即ち、このデータシートＳは、ラジアントチューブ１の数種類の径φ（φ１，φ２，φ３・・・）毎に作成されたものであり、また、接着剤４の許容応力がスリーブ部２の温度Ｔによって異なることから、数種類の温度Ｔ（例えば、Ｔ＝７４０℃，７２０℃，７００℃，６８０℃）毎に、上記界面４ａに発生する最大応力が接着剤４の許容応力となるラジアントチューブ１の長さＬとスリーブ部２の長さｌとの相関関係を示すものである。
このように求められた界面４ａに発生する最大応力は、図３に示すように、例えば、ラジアントチューブ１の径φ＝φ１（一定）とした場合、スリーブ長ｌが長くなるほど減少し、ラジアントチューブ１の長さＬをＬ１，Ｌ２，Ｌ３（Ｌ１＜Ｌ２＜Ｌ３）と変化させる、言換えれば長さＬを長くするほど増加する。また、長さＬと同様に、ラジアントチューブ１の径φを増加させても、上記の最大応力は増加する。
【００１４】
次に、上記のデータ構造に示された相関関係の求める方法について以下に説明する。
スリーブ部２に充填された接着剤４とラジアントチューブ１の界面４ａにかかる最大応力は、ラジアントチューブ１の径φとラジアントチューブ１の長さＬとであるラジアントチューブの構造に関するパラメータ値とスリーブ部２の長さｌであるパラメータ値とに依存性を持ち、ラジアントチューブ１の径φ及び長さＬが大きくなるほど、若しくはスリーブ部２の長さｌが小さくなるほど、大きくなる。そして、このような最大応力値を求めるに、夫々のパラメータ値から、有限要素法を利用したコンピュータシュミレーションによって、界面４ａの炉内１０側の変曲点となる縁部から例えば５ｍｍ程度手前の点に発生する応力を最大値として求めることができ、夫々のパラメータ値を変化させ、そのときの最大応力値を夫々求めた。
【００１５】
また、接着剤４の許容応力は、スリーブ部の温度Ｔに依存し、温度Ｔが大きくなるほど、小さくなる。このような許容応力値は、その使用条件によって変化するため、本実施の形態においては、実際の使用状況に極力近い試験によって求めた。
即ち、図４に示すように、上記のラジアントチューブ１と同じＳｉＣセラミック製の棒材２１と、上記スリーブ部２と同じＳＵＳ３１０Ｓ製のリング部材２２とを準備し、リング部材２２の内部に棒材２１を内挿して接着剤４によって接合したものを作成する。そして周囲温度を上記のスリーブ部２の温度となるように設定して、テーブル２５に載せられたリング部材２２に接合された棒材２１を、ロードセル２６の下方に設けられた押圧部２７によって下方に押圧し、ロードセル２６によって接着剤４による接合が破壊されたときのせん断破壊押圧力を測定し、その押圧力から接着剤４のせん断破壊応力を求めた。
このように求められた接着剤４のせん断破壊応力は温度Ｔに依存し、図５に示すように、例えば、温度Ｔが上昇するに連れて、せん断破壊応力は低下する。尚、図５に示すグラフの応力軸は、ある温度でのせん断破壊応力を基準とした比率を表わす対数軸である。
そして、周囲温度Ｔを変化させて同様の試験を行って、夫々の温度Ｔに対するせん断破壊応力を求め、それを基に夫々の温度Ｔに対する許容応力を求めた。
【００１６】
そして、このように求められた温度Ｔに対応する接着剤４の許容応力と、図３に示した界面４ａに発生する最大応力を比較し、その最大応力が許容応力となるような、ラジアントチューブ１の径φ及び長さＬと、スリーブ部２の長さｌと、接合部の温度Ｔとの４つのパラメータ値の相関関係を求めて、本発明のデータ構造として構成し、上記の図２に示すようなデータシートＳとすることができる。
【００１７】
以下に本発明のデータシートＳの利用した本発明のラジアントチューブバーナの構造情報提供方法の実施の形態について説明する。
このようなデータ構造をグラフ化したデータシートＳを利用して、例えば、セラミックラジアントチューブバーナ１００を設置しようとする顧客等（構造情報依頼者の一例）から、ラジアントチューブの径φ、ラジアントチューブの長さＬ、スリーブ部の長さｌ、及びスリーブ部の温度Ｔの４つのパラメータ値の内の３つの既知のパラメータ値を、直接若しくはインターネットを介して受付け、その３つのパラメータ値と、データシートＳに示された前記４つのパラメータ値の相関関係から、ラジアントチューブ１と接着剤４との界面にかかる最大応力が、接着剤の許容応力以下となるような、残りの１つのパラメータ値を決定して、セラミックラジアントチューブバーナ１００の構造を決定して、セラミックラジアントチューブバーナ１００の構造を決定することができ、その決定されたパラメータ値若しくはバーナ構造の情報、又はその決定されたパラメータ値又はバーナ構造と顧客側の炉の仕様又は顧客の要求仕様等とを比較して得られる、セラミックラジアントチューブバーナ１００の設置可否の判断情報等の構造情報を、直接若しくはインターネットを介して瞬時に顧客側に提供することができる。また、この構造情報は、設置するセラミックラジアントチューブの設計基準として利用することができる。
具体的には、セラミックラジアントチューブバーナ１００の設置を検討している顧客から、炉内１０の必要加熱温度等から決定されるラジアントチューブ１の長さＬと径φと、その必要加熱温度から算出できるスリーブ部２の温度Ｔとを受け付ける。そして、受け付けたラジアントチューブ１の径φに対応するデータシートＳに示された、スリーブ部２の温度Ｔに対応するグラフによって、受け付けたラジアントチューブ１の長さＬに対応し、界面４ａに発生する最大応力が許容応力となるスリーブ部２の長さｌの値を求める。このように求められたスリーブ長さｌが、顧客側の炉壁１１の厚さ以下である場合に、セラミックラジアントチューブバーナ１００を設置可能と判断し、その判断を構造情報として瞬時に顧客に提供することができる。
【００１８】
〔別実施の形態〕
次に、本発明の別の実施の形態を図面に基づいて説明する。
〈１〉上記の実施の形態において、本発明のデータ構造を、グラフ化したデータシートＳとして利用する構成を説明したが、別に、データ構造をフロッピーディスク等のデータ記憶媒体に記憶させて、そのデータ記憶媒体に記憶されているデータ構造を瞬時にパソコン等で取出して、ラジアントチューブバーナの４つのパラメータ値（φ，Ｌ，ｌ，Ｔ）が適正な値となっているかを瞬時に判断することに利用することができことができる。
【００１９】
〈２〉上記の実施の形態において、顧客側の炉の加熱温度に対応するように、ラジアントチューブ１とスリーブ部２との接合部の温度Ｔを、複数点設定したデータ構造を利用する構成について説明したが、別に、本発明のデータ構造を、接合部の温度Ｔをセラミックラジアントチューブバーナを利用する際に想定できる最大温度として、その他のラジアントチューブの径φ及び長さＬと、スリーブ部の長さｌの相関関係を示すものとすることができる。また、炉内の温度を接合部の温度Ｔとみなして、本発明のデータ構造を構成することもできる。
【００２０】
〈３〉上記の実施の形態において、本発明のラジアントチューブバーナの構造情報提供方法で、顧客からスリーブ部の長さｌ以外のパラメータ値を受け付けて、本発明のデータ構造を利用して、スリーブ部の長さｌの下限界値を求める構成について説明したが、別に、接合部温度Ｔ以外のパラメータ値を受け付けて、本発明のデータ構造を利用して、接合部の温度Ｔの上限界値を求めても構わず、勿論それ以外のパラメータ値の限界値を求めるように構成しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【図１】セラミックラジアントチューブバーナの構成を説明する概略断面図
【図２】本発明のデータシートの実施の形態を説明する図
【図３】ラジアントチューブの長さＬとスリーブ部の長さｌに対する界面に発生する最大応力を示すグラフ図
【図４】接着剤の破壊強度を測定する試験の構成を説明する概略図
【図５】接着剤の破壊強度と温度Ｔとの関係を示すグラフ図
【符号の説明】
１ラジアントチューブ
２スリーブ部
３フランジ部
４接着剤
６バーナ部
７内管
８燃焼室
１０炉内
１１炉壁
１１ａ炉壁穴
１００セラミックラジアントチューブバーナ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
A ceramic radiant tube that is exposed in the furnace and forms a combustion chamber therein, and a sleeve portion that is inserted and joined to the furnace wall hole formed in the furnace wall by inserting and joining the radiant tube through an adhesive. The present invention relates to a technology for providing structural information of a ceramic radiant tube burner including
[0002]
[Prior art]
The radiant tube burner is used for indirect heating such as a heating furnace or a heat treatment furnace.
In such a radiant tube burner, the most common one is a metal radiant tube that penetrates the furnace wall and is exposed in the furnace. However, in recent years, with the demand for an increase in processing temperature in the furnace, SiC (silicon carbide) is used as the material of the radiant tube in order to improve the heat resistance of the radiant tube and to enable stable use over a long period of time. The use of ceramics with high heat resistance such as Si ₃ N ₄ (silicon nitride) has been studied and put into practical use.
Generally, a ceramic radiant tube has a flanged shape like a conventional metal radiant tube, but if the metal radiant tube is simply replaced with a ceramic radiant tube with a collar, The fixed part to the furnace wall has a so-called double flange structure that sandwiches the flange part of the ceramic tube, and the structure becomes complicated compared to the case where it is fixed by a conventional metal flange part. A large amount of cost is required to modify the fixed part. In order to avoid such a situation and to simplify the structure of the fixed part and to achieve compatibility with existing products, the ceramic radiant tube is a straight tube type without a collar, and the radiant tube is fixed to the furnace wall. There is a case where it is provided in a metal flange fixing member or the like and is inserted into a sleeve portion inserted into the furnace wall hole via a heat-resistant adhesive and exposed to the furnace. By comprising in this way, only a radiant tube can be made from a ceramic, and both can be simply fixed-joined using a heat resistant adhesive, making a flange fixing part and a sleeve part into the conventional metal.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the ceramic radiant tube burner configured as described above, if the stress generated at the interface between the radiant tube and the adhesive due to the weight of the radiant tube exceeds the allowable stress at the joint, the radiant tube may fall off or be damaged. In particular, when the longitudinal direction of the radiant tube is set to the horizontal direction, a large stress is locally generated in the vicinity of the inner edge of the sleeve portion of the interface, and the stress is below the allowable stress. It was necessary to determine whether or not. However, if the sleeve part is longer than the thickness of the furnace wall on the customer side where the ceramic radiant tube burner is to be installed, the sleeve part may be exposed and damaged in the furnace. It needs to be set appropriately.
Therefore, when the above customer requested to consider the installation of the ceramic radiant tube burner, the structure of the ceramic radiant tube burner that can be installed in the furnace on the customer side was determined based on these circumstances, and the structure of the burner was determined. However, in the past, there was no means to make such a determination appropriately and instantaneously, and a customer trying to install a ceramic radiant tube, Even if there was an inquiry, it was difficult to respond instantly.
[0004]
Therefore, in view of the above circumstances, the present invention provides a data structure that can be used to instantaneously determine whether the structure such as the length of the sleeve portion is appropriate in the ceramic radiant tube and the technology thereof. It aims at realizing.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The data structure according to the present invention, as described in claim 1, is a ceramic radiant tube that is exposed in a furnace and forms a combustion chamber therein, and the radiant tube is inserted and bonded via an adhesive. In a ceramic radiant tube burner provided with a sleeve portion inserted into a furnace wall hole drilled in the furnace wall,
The adhesion in which the maximum stress at the joint portion between the radiant tube and the sleeve portion determined from the diameter φ and length L of the radiant tube and the length l of the sleeve portion is determined from the temperature T of the joint portion. A correlation between four parameter values of the diameter φ and length L of the radiant tube, the length l of the sleeve portion, and the temperature T of the joint portion, which is equal to or less than the allowable stress of the agent, To do.
[0006]
In a ceramic radiant tube burner in which a ceramic radiant tube is inserted into the sleeve portion of the flange fixing member and joined with an adhesive, the maximum stress applied to the interface between the adhesive filled in the sleeve portion and the radiant tube is radiant. The tube diameter φ and the length L of the radiant tube are dependent on the value relating to the structure of the radiant tube and the length l of the sleeve portion, and as the diameter φ and length L of the radiant tube are increased, or the sleeve portion As the length l decreases, the maximum stress applied to the interface increases. Further, such maximum stress can be obtained from each value by experiment or computer simulation.
The allowable stress of the adhesive depends on the temperature T of the sleeve portion, and the allowable stress decreases as the temperature T increases.
Therefore, as in this configuration, the data structure of the present invention shows the correlation between the above four parameter values (φ, L, l, T) such that the maximum stress is less than or equal to the allowable stress. This data structure can be used to determine whether the four parameter values of the radiant tube burner are proper values, for example, the diameter φ of the radiant tube and the length of the radiant tube The lower limit value of the sleeve length l can be derived from known parameter values of L and the temperature T of the sleeve portion, and the length of the sleeve portion can be determined based on the lower limit value.
[0007]
According to the ceramic radiant tube burner structure information providing method of the present invention, as described in claim 2, the ceramic radiant tube exposed in the furnace and forming a combustion chamber therein, and the radiant tube with an adhesive. In the ceramic radiant tube burner provided with a sleeve portion inserted into the furnace wall hole and inserted into the furnace wall hole,
Of the four parameter values of the diameter of the radiant tube, the length L of the radiant tube, the length l of the sleeve portion, and the temperature T of the sleeve portion, three known parameter values are obtained from the structural information requester. Accept,
Determining one remaining parameter value from the three known parameter values based on the correlation of the four parameter values shown in the data structure of claim 1;
Structure information relating to the determined structure is provided to the structure information requester.
[0008]
The structure information providing method of the ceramic radiant tube burner according to the present invention, for example, from the customer (structure information requester) who intends to install the ceramic radiant tube burner, as in this configuration, the heating temperature of the furnace and the thickness of the furnace wall, Or, the four parameters of the diameter of the radiant tube, the length L of the radiant tube, the length l of the sleeve portion, and the temperature T of the sleeve portion, which are obtained from the structure of a radiant tube burner that has been conventionally installed. Three known parameter values among the values are received directly or via the Internet or the like, and from the correlation between the three parameter values and the four parameter values shown in the data structure according to claim 1 above The maximum stress applied to the interface between the radiant tube and the adhesive is less than the allowable stress of the adhesive. Determining the remaining one parameter value to determine the structure of the ceramic radiant tube burner, the determined parameter value or information of the burner structure, or the determined parameter value or burner structure; The structural information such as judgment information on whether or not to install a ceramic radiant tube burner, which can be obtained by comparing with the specifications of the furnace on the customer side or the customer's required specifications, etc., can be obtained instantaneously directly or via the Internet etc. The customer who is provided with this structural information can instantaneously make a decision on the installation of the ceramic radiant tube burner. Further, the determined burner structure can be used as a design standard at the time of installation.
Of course, such a data structure can be used as a computer-readable data storage medium or a data sheet obtained by graphing the data structure.
[0009]
As described in claim 3, a data storage medium according to the present invention stores the data structure described in claim 1 and is readable by a computer.
As in this configuration, the data storage medium of the present invention stores the data structure according to claim 1 and is configured to be readable by a computer, so that the data structure stored in the data storage medium is instantaneously stored. It can be used for instantaneous determination of whether the four parameter values of the radiant tube burner are appropriate values by reading them with a personal computer or the like.
[0010]
As described in claim 4, the data sheet according to the present invention is formed by graphing the data structure described in claim 1.
As in this configuration, the data sheet of the present invention is formed by graphing the data structure of claim 1 above. For example, the data sheet is brought to the site where the ceramic radiant tube burner is installed, and on the spot, It can be used to determine whether the four parameter values of the radiant tube burner are appropriate values.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
A ceramic radiant tube burner 100 shown in FIG. 1 has a radiant tube 1 made of SiC ceramic with one end sealed, and the other end of the radiant tube 1 is inserted and joined via a heat-resistant adhesive 4 to the furnace wall 11. A sleeve portion 2 made of SUS310S inserted into the bored hole 11a, and the sleeve portion 2 is joined to a flange fixing portion 3 made of SUS310S which is fixed to the outside of the furnace wall 11 with screws or the like. Yes. Further, in the radiant tube 1, an inner tube 7 made of SiC ceramic and a burner member 6 provided in the inner tube are provided, and fuel is supplied into the burner member 6 and the burner member 6 is provided. Combustion air is supplied between the inner tube 7 and the inner tube 7 to burn the fuel in the combustion chamber 8 formed between the radiant tube 1 and the inner tube 7, thereby heating the radiant tube 1. The object to be heated (not shown) is indirectly heated. Moreover, the exhaust gas after heating the radiant tube 1 is discharged | emitted from the other end side of a radiant tube, and is utilized for the preheating of combustion air through a heat exchanger.
[0012]
In the radiant tube burner 100, since the longitudinal direction of the radiant tube 1, that is, the insertion direction of the radiant tube 1 in the sleeve portion 2 is horizontal, the furnace of the sleeve portion 2 particularly at the interface 4a between the radiant tube 1 and the adhesive 4 is used. If a large stress is locally generated in the vicinity of the edge portion on the inner side 10 and the maximum stress at the interface 4a exceeds the allowable stress of the adhesive 4, the radiant tube 1 may drop off or be damaged.
[0013]
Therefore, the data structure of the present invention graphed as the data sheet S shown in FIG. 2 is the radiant tube 1 and the sleeve portion obtained from the diameter φ and the length L of the radiant tube 1 and the length 1 of the sleeve portion 2. The diameter φ and the length L of the radiant tube 1 and the length l of the sleeve portion 2 are such that the maximum stress at the interface 4a of the joint with 2 is equal to or less than the allowable stress of the adhesive 4 determined from the temperature T of the interface 4a. And the correlation of the four parameter values with the temperature T of the joint.
That is, this data sheet S is prepared for each of several types of diameters φ (φ1, φ2, φ3...) Of the radiant tube 1, and the allowable stress of the adhesive 4 is the temperature T of the sleeve portion 2. Therefore, the maximum stress generated at the interface 4a becomes the allowable stress of the adhesive 4 for each of several types of temperatures T (for example, T = 740 ° C., 720 ° C., 700 ° C., 680 ° C.). The correlation between the length L and the length l of the sleeve portion 2 is shown.
As shown in FIG. 3, for example, when the diameter φ of the radiant tube 1 is set to φ1 (constant), the maximum stress generated in the interface 4a thus obtained decreases as the sleeve length l increases. The length L of 1 is changed to L1, L2, and L3 (L1 <L2 <L3). In other words, the length L increases as the length L increases. Similarly to the length L, the maximum stress increases even when the diameter φ of the radiant tube 1 is increased.
[0014]
Next, a method for obtaining the correlation shown in the data structure will be described below.
The maximum stress applied to the interface 4a between the adhesive 4 filled in the sleeve portion 2 and the radiant tube 1 is the diameter φ of the radiant tube 1 and the length L of the radiant tube 1, and the parameter value relating to the structure of the radiant tube and the sleeve portion. 2 has a dependency on the parameter value which is the length l of 2, and increases as the diameter φ and length L of the radiant tube 1 increase or the length l of the sleeve portion 2 decreases. Then, in order to obtain such maximum stress value, for example, a point about 5 mm before the edge portion that becomes the inflection point of the interface 4a in the furnace 10 side by computer simulation using the finite element method from each parameter value. The maximum stress value can be obtained by changing each parameter value.
[0015]
Further, the allowable stress of the adhesive 4 depends on the temperature T of the sleeve portion, and decreases as the temperature T increases. Since the allowable stress value varies depending on the use conditions, in the present embodiment, the allowable stress value is obtained by a test as close as possible to the actual use situation.
That is, as shown in FIG. 4, the same SiC ceramic rod 21 as the radiant tube 1 and the SUS310S ring member 22 same as the sleeve portion 2 are prepared, and the rod is inside the ring member 22. 21 is inserted, and what was joined by the adhesive 4 is created. Then, the ambient temperature is set to be the temperature of the sleeve portion 2 described above, and the bar 21 joined to the ring member 22 placed on the table 25 is lowered by the pressing portion 27 provided below the load cell 26. The shear fracture pressing force when the bonding by the adhesive 4 was broken by the load cell 26 was measured, and the shear fracture stress of the adhesive 4 was determined from the pressing force.
The shear fracture stress of the adhesive 4 thus determined depends on the temperature T. As shown in FIG. 5, for example, as the temperature T increases, the shear fracture stress decreases. Note that the stress axis of the graph shown in FIG. 5 is a logarithmic axis representing a ratio based on the shear fracture stress at a certain temperature.
Then, the same test was performed by changing the ambient temperature T, the shear fracture stress for each temperature T was determined, and the allowable stress for each temperature T was determined based on the shear fracture stress.
[0016]
Then, the allowable stress of the adhesive 4 corresponding to the temperature T thus obtained is compared with the maximum stress generated at the interface 4a shown in FIG. 3, and the radiant tube in which the maximum stress becomes the allowable stress. 1 is obtained as the data structure of the present invention by obtaining the correlation of the four parameter values of the diameter φ and length L of 1, the length 1 of the sleeve 2, and the temperature T of the joint. A data sheet S as shown in FIG.
[0017]
Hereinafter, an embodiment of the structure information providing method for the radiant tube burner of the present invention using the data sheet S of the present invention will be described.
By using the data sheet S in which such a data structure is graphed, for example, a customer who wants to install the ceramic radiant tube burner 100 (an example of a structural information requester), the diameter φ of the radiant tube, the radiant tube Three known parameter values out of four parameter values of the length L, the length l of the sleeve portion, and the temperature T of the sleeve portion are received directly or via the Internet. The three parameter values and the data sheet From the correlation of the four parameter values shown in S, the remaining one parameter value is determined such that the maximum stress applied to the interface between the radiant tube 1 and the adhesive 4 is less than the allowable stress of the adhesive. Then, the structure of the ceramic radiant tube burner 100 is determined, and the ceramic radiant tube burner 10 is determined. It is possible to determine the structure of the furnace, and the information of the determined parameter value or burner structure, or the determined parameter value or burner structure and the specifications of the furnace on the customer side or the customer's required specifications, etc. The structural information such as determination information on whether or not the ceramic radiant tube burner 100 can be installed can be provided to the customer side directly or via the Internet. This structural information can be used as a design standard for the ceramic radiant tube to be installed.
Specifically, from a customer considering the installation of the ceramic radiant tube burner 100, the length L and the diameter φ of the radiant tube 1 determined from the required heating temperature in the furnace 10 and the required heating temperature are calculated. The temperature T of the sleeve portion 2 that can be received is received. Then, according to the graph corresponding to the temperature T of the sleeve portion 2 shown in the data sheet S corresponding to the diameter φ of the received radiant tube 1, it corresponds to the length L of the received radiant tube 1 and is generated at the interface 4a. The value of the length l of the sleeve portion 2 is determined so that the maximum stress to be allowed is the allowable stress. When the sleeve length l thus obtained is equal to or less than the thickness of the furnace wall 11 on the customer side, it is determined that the ceramic radiant tube burner 100 can be installed, and the determination is immediately provided to the customer as structural information. can do.
[0018]
[Another embodiment]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<1> In the above embodiment, the configuration in which the data structure of the present invention is used as the graphed data sheet S has been described. Separately, the data structure is stored in a data storage medium such as a floppy disk. Take out the data structure stored in the data storage medium instantly with a personal computer etc. and instantly determine whether the four parameter values (φ, L, l, T) of the radiant tube burner are appropriate values. Can be used.
[0019]
<2> In the above embodiment, a configuration using a data structure in which the temperature T of the joint portion between the radiant tube 1 and the sleeve portion 2 is set at a plurality of points so as to correspond to the heating temperature of the furnace on the customer side. As described above, separately, the data structure of the present invention is set such that the temperature T of the joint portion is assumed as the maximum temperature that can be assumed when the ceramic radiant tube burner is used, and the diameter φ and length L of other radiant tubes and the sleeve portion It can be a correlation of length l. Further, the data structure of the present invention can be configured by regarding the temperature in the furnace as the temperature T of the joint.
[0020]
<3> In the above embodiment, in the method for providing structure information of the radiant tube burner of the present invention, a parameter value other than the length l of the sleeve portion is received from the customer, and the data structure of the present invention is used to Although the configuration for obtaining the lower limit value of the joint length l has been described, separately, the parameter value other than the junction temperature T is received, and the upper limit value of the junction temperature T is obtained using the data structure of the present invention. Of course, the limit value of other parameter values may be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a configuration of a ceramic radiant tube burner. FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment of a data sheet of the present invention. FIG. 3 is a length L of a radiant tube and a length l of a sleeve portion. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the configuration of a test for measuring the breaking strength of an adhesive. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the breaking strength of the adhesive and the temperature T. FIG. [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Radiant tube 2 Sleeve part 3 Flange part 4 Adhesive 6 Burner part 7 Inner pipe 8 Combustion chamber 10 Furnace 11 Furnace wall 11a Furnace wall hole 100 Ceramic radiant tube burner

Claims

A ceramic radiant tube that is exposed in the furnace and forms a combustion chamber therein, and a sleeve portion that is inserted and joined to the furnace wall hole formed in the furnace wall by inserting and joining the radiant tube through an adhesive. In ceramic radiant tube burner with
The adhesion in which the maximum stress at the joint portion between the radiant tube and the sleeve portion determined from the diameter φ and length L of the radiant tube and the length l of the sleeve portion is determined from the temperature T of the joint portion. The data structure which shows the correlation of four parameter values with the diameter (phi) and length L of the said radiant tube which are below the allowable stress of an agent, the length l of the said sleeve part, and the temperature T of the said junction part.

A ceramic radiant tube that is exposed in the furnace and forms a combustion chamber therein, and a sleeve portion that is inserted and joined to the furnace wall hole formed in the furnace wall by inserting and joining the radiant tube through an adhesive. In ceramic radiant tube burner with
Of the four parameter values of the diameter of the radiant tube, the length L of the radiant tube, the length l of the sleeve portion, and the temperature T of the sleeve portion, three known parameter values are obtained from the structural information requester. Accept,
Determining one remaining parameter value from the three known parameter values based on the correlation of the four parameter values shown in the data structure of claim 1;
A structure information providing method for a ceramic radiant tube burner, which provides structure information about the determined structure to the structure information requester.

A data storage medium storing the data structure of claim 1 and readable by a computer.

A data sheet obtained by graphing the data structure according to claim 1.