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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-10-04
(54)【発明の名称】管遷移部
(51)【国際特許分類】
F28F 9/18 20060101AFI20230927BHJP
【ＦＩ】
F28F9/18
【審査請求】未請求
【予備審査請求】有
(21)【出願番号】P 2023511831
(86)(22)【出願日】2021-07-07
(85)【翻訳文提出日】2023-03-10
(86)【国際出願番号】 US2021040597
(87)【国際公開番号】W WO2022035525
(87)【国際公開日】2022-02-17
(31)【優先権主張番号】16/994,271
(32)【優先日】2020-08-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】523052030
【氏名又は名称】ヴァイキング ヴェッセル ホールディングス，エルエルシー
(71)【出願人】
【識別番号】523052041
【氏名又は名称】ヒックス，マーシャル，アール．
(71)【出願人】
【識別番号】523052052
【氏名又は名称】ヌル，ジョン
(74)【代理人】
【識別番号】100091683
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄
(74)【代理人】
【識別番号】100179316
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 寛奈
(72)【発明者】
【氏名】ヒックス，マーシャル，アール．
(72)【発明者】
【氏名】ヌル，ジョン
【テーマコード（参考）】
3L065
【Ｆターム（参考）】
3L065CA11
(57)【要約】
本体を含む管遷移継手が本明細書に開示される。第１の壁厚及び第２の壁厚を有する継手が形成される。管座は本体に接続された表面に形成され、表面は、第１の壁厚から第２の壁厚までの遷移部に隣接する。
【選択図】図２２Ｂ
【選択図】図２２Ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ヘッダー壁厚を有する熱交換器のヘッダー用の管遷移部であって、前記ヘッダーの前記壁の中に挿入するように構成されたヘッダー挿入セクションであって、第１の選択壁厚と、前記ヘッダーの前記壁厚以下である高さとを有する、ヘッダー挿入セクションと、
前記ヘッダー挿入セクションに隣接する先細り溶接エリアであって、前記管遷移部が前記ヘッダーに溶接された隅肉であり得るように構成される、先細り溶接エリアと、
前記溶接エリアに隣接する中間セクションであって、第２の選択壁厚を有する、中間セクションと、
前記中間セクションに隣接する管挿入セクションであって、第３の選択壁厚と、管を受けるための内部管座とを有する、管挿入セクションと、
を含む、管遷移部。
【請求項2】
前記溶接エリアは先細りになっている、請求項１に記載の管遷移継手。
【請求項3】
前記ヘッダー挿入セクションの前記第１の選択壁厚は、前記中間セクションの前記第２の選択壁厚に満たない、請求項１に記載の管遷移継手。
【請求項4】
前記管挿入セクションの前記第３の選択壁厚は、前記中間セクションの前記第２の選択壁厚に満たない、請求項１に記載の管遷移継手。
【請求項5】
前記ヘッダー挿入セクション、前記溶接エリア、及び前記中間セクションは、全て、同じ内径を有する、請求項１に記載の管遷移継手。
【請求項6】
前記ヘッダー挿入セクション、前記溶接エリア、前記中間セクション、及び前記管は、全て、同じ内径を有する、請求項５に記載の管遷移継手。
【請求項7】
前記管遷移部は、前記ヘッダー、前記管遷移部、及び前記管が隅肉溶接で一緒に溶接され得るように構成される、請求項１に記載の管遷移継手。
【請求項8】
前記中間セクションは曲がっている、請求項１に記載の管遷移継手。
【請求項9】
ヘッダー壁厚を有する熱交換器のヘッダー用の管遷移部であって、前記ヘッダーの前記壁の中に挿入するように構成されたヘッダー挿入セクションであって、第１の選択壁厚と、前記ヘッダーの前記壁厚以下である高さとを有する、ヘッダー挿入セクションと、
前記ヘッダー挿入セクションに隣接する先細り溶接エリアであって、前記管遷移部が前記ヘッダーに溶接された隅肉であり得るように構成される、先細り溶接エリアと、
前記溶接エリアに隣接する球状セクションであって、第２の選択壁厚を有する、球状セクションと、
前記中間セクションに隣接する細長管セクションであって、前記細長管セクションは、前記ヘッダー挿入セクションと同じ壁厚を有する、細長管セクションと、
を含む、管遷移部。
【請求項10】
前記細長セクションは曲がっている、請求項９に記載の管遷移継手。
【請求項11】
熱交換器用のヘッダーセクションであって、ヘッダー壁厚を有する細長ヘッダーパイプと、
前記ヘッダーパイプの複数の開口と、
複数の管遷移部と、を含み、各管遷移部は、
前記ヘッダーパイプの前記開口のうちの１つの中に挿入するように構成されたヘッダー挿入セクションであって、第１の選択壁厚と、前記ヘッダーパイプの前記壁厚以下である高さとを有する、ヘッダー挿入セクションと、
前記ヘッダー挿入セクションに隣接する先細り溶接エリアであって、前記管遷移部が前記ヘッダーパイプに溶接された隅肉であり得るように構成される、先細り溶接エリアと、
前記溶接エリアに隣接する中間セクションであって、第２の選択壁厚を有する、中間セクションと、
前記中間セクションに隣接する管挿入セクションであって、第３の選択壁厚と、管を受けるための内部管座とを有する、管挿入セクションと、
を含む、ヘッダーセクション。
【請求項12】
前記ヘッダーパイプの複数の第２の開口と、複数の第２の管遷移部であって、前記第２の管遷移部のそれぞれは前記第１の管遷移部よりも短い、複数の第２の管遷移部と、をさらに含む、請求項１１に記載のヘッダーセクション。
【請求項13】
前記第２の管遷移部は湾曲管を受けるように構成される、請求項１２に記載のヘッダーセクション。
【請求項14】
管遷移部アセンブリであって、管遷移継手であって、
第１の端と、
第２の端と、を含む、管遷移継手と、
管と、
スリーブであって、
第１のスリーブ端と、
第２のスリーブ端と、を含む、スリーブと、を含み、
前記第１のスリーブ端は、前記管遷移継手の前記第２の端の全体にわたって適合するように構成され、前記第２のスリーブ端は前記管の全体にわたって適合するように構成され、その結果、１つの連続接続部は、前記管遷移継手と前記管との間に作られる、管遷移部アセンブリ。
【請求項15】
熱交換管を接続、修復、または交換するための方法であって、前記熱交換管を提供することと、
ヘッダー部を提供することと、
管遷移継手を提供することであって、
第１の端と、前記第１の端に反対側にある第２の端と、
本体と、
第１の壁厚と、
第２の壁厚と、を含み、
管座は前記本体に接続された表面に形成され、前記表面は、前記第１の壁厚から前記第２の壁厚までの遷移部に隣接する、提供することと、
前記管遷移継手の前記第１の端を前記ヘッダー部に固定することと、
前記熱交換管を、前記管座に隣接する前記管遷移継手の前記第２の端と適合させることと、
を含む、方法。
【請求項16】
隅肉溶接で前記管遷移継手内の前記熱交換管を固定することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記管遷移継手の前記第１の端を前記ヘッダー部に固定することは、単一の隅肉溶接を使用することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項18】
前記熱交換管は、スリーブを使用して前記管遷移継手の前記第２の端と適合する、請求項１５に記載の方法。
【請求項19】
前記スリーブは、前記熱交換管及び前記管遷移継手の両方に溶接される、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
自動軌道溶接機を使用することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項21】
熱交換器の管用のプラグアセンブリであって、管挿入部と、
斜角部と、
前記管挿入部の反対側にある上端と、を含み、
前記管挿入部が前記管の内径に満たない直径を有するため、前記管挿入部は前記管の内側に適合でき、
前記プラグが前記管の中に挿入された後、前記斜角部は、隅肉溶接を使用して、前記プラグアセンブリを前記管に固定できるように構成され、
前記上端が密閉されるため、前記プラグアセンブリが前記管に溶接されると、前記プラグアセンブリに開口部がなくなる、プラグアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は管遷移部に関する。具体的には、本願は熱交換器の管遷移部に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、熱交換器には、熱交換器の様々な使用を容易にするために、複数のタイプの材料及び材料厚が取り入れられている。例えば、蒸気、水、及び空気を含む大量の流体を搬送するためにヘッダーに厚い材料が使用され、その材料は、多くの場合、頑丈で耐久性のある金属から作られている。熱交換流体に／から熱を伝達する管を付けるのに使用される材料は、多くの場合、熱伝達係数が高くなり、ひいては、より小さい壁厚及び異なる材料組成を有する。例えば、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）では、ヘッダーは、熱交換管の壁厚よりも大きい壁厚を有し得る。
【0003】
ガスタービンコンバインドサイクル（ＧＴＣＣ）発電所、統合ガス化コンバインドサイクル（ＩＧＣＣ）発電所、及び他のコンバインドサイクル（ＣＣ）発電所では、ＨＲＳＧを使用して、プラントの熱効率及び全体的効率を最適化し得る。発電所が安全性、信頼性、及び環境適合性を保証するために厳重に調整されるため、ＨＲＳＧの部品を修復、交換、及び検査することは、時間がかかり、高価、及び面倒であり、遅延が生じ、かなりの人員、及び貴重なリソースが必要である。修復の調整、認証、及び検査に加えて、部分を修復及び交換するために必要なスペースも制限され、必要な修復をさらにより時間がかかる及びより高価にする。
【0004】
腐食疲労破損に起因する発電所ＨＲＳＧを修復するために使用される現在の手順は、溶接、溶接パージ、及び放射線検査を含む。概して、溶接は修復の頑丈で信頼性がある形式で認識されているが、重ね継ぎ溶接、Ｔ継ぎ手溶接、縁継ぎ手溶接、及び突き合わせ溶接を含む、多くの異なるタイプの溶接があり、また、例えば、ＭＩＧまたはガス金属アーク溶接（ＧＭＡＷ）、ＴＩＧまたはガスタングステンアーク溶接（ＧＴＡＷ）、スティック金属アーク溶接または被覆金属アーク溶接（ＳＭＡＷ）、エネルギービーム溶接（ＥＢＷ）、及び溶接を行う他の既知の方法ならびに方式等を使用することによって、それらの溶接を行う異なる方法がある。異なるタイプの溶接の一部では、溶接を適切に行う及び使用するために、高精度、高レベルの認証、より長時間、多くのトレーニング、及び多くの検査が必要である。例えば、米国機械学会（ＡＳＭＥ）規格に従って、Ｒスタンプ認証により、認定された人が圧力容器を製造及び修復することが可能になり、Ｓスタンプ認証により、認定された人が発電ボイラー、電力配管、及びＡＳＭＥに従った圧力保持部品を製作及び修復することが可能になり、Ｕスタンプ認証により、認定された人が、ブローダウンタンク、温水貯蔵タンク、及び蓄圧器等の一体化された圧力容器を製造及び修復することが可能になる。
【0005】
突き合わせ溶接等のグルーブ溶接を使用して、同様の外径を有するパイプの間に円周継ぎ手を形成し、表面の面取縁及び／またはベベル端を接合することが必要である。概して、突き合わせ溶接は高品質な溶接であるが、溶接を行うときに生じ得る複数の問題に起因して、溶接の中でも、正しく理解するのに最も難易度が高くなる。例えば、生じ得るいくつかの問題は、限定ではないが、不完全な溶接溶け込み、不完全な継ぎ手溶け込み、過度な補強、パイプの内面に沿った過度のスラグ形成、裏はつり、過度の気孔率、溶接における過度のスラグ形成、及び正しくない溝サイズを含む。ＨＲＳＧの突き合わせ溶接は、溶接を行うことへのアクセスの制限に起因して、またＸ線検査を行うのにかかる所要時間に起因して、溶接の中でも、最も時間がかかる溶接である。例えば、修復を必要とする亀裂溶接は、敷地の上に６０～９０フィートだけ延び得、損傷がある管／溶接にアクセスする前に、足場を設置する必要がある。管のコンパクトな配置に起因して、時々、管を接続するヘッダー搬送パイプのセクションは、損傷がある管／溶接に物理的にアクセスするために除去する必要がある。管溶接を固定することは、突き合わせ溶接の第１の段階が必要であり得、次に、切断ヘッダーセクション（複数可）を交換することは、突き合わせ溶接の追加段階が必要になり得る。
【0006】
熱交換器のヘッダー及び管を作り、修復する、及び検査する前述の方法が、熱伝達及び管遷移の分野で優れた進歩を示しているが、多くの欠点があるままである。
【0007】
したがって、コスト配分及びリソース配分を最適化すると同時に、修復手順、交換手順、及び検査手順を簡略化し得る熱交換器管の遷移部の必要性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
修復手順、交換手順、及び検査手順を簡略化し得る熱交換器管の遷移部を提供する。
【0009】
本発明の新規の特徴が考えられた新規特性は、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかしながら、本発明自体及び好ましい使用の様式ならびに本発明のさらなる目的及び利点は、添付図と併せて読むとき、以下の詳細な説明を参照することによって最良に理解される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1A】本願による、ヘッダー及び管遷移部の上面部分図である。
【図2A】本願による、ヘッダー及び管遷移部の上面部分概略図である。
【図3A】本願による、管遷移部の上面図である。
【図4A】本願による、管遷移部の上面概略図である。
【図5A】本願による、ヘッダー及び管遷移部の代替の実施形態の上面部分図である。
【図6A】本願による、管遷移部の代替の実施形態の上面図である。
【図7A】本願による、管遷移部の別の代替の実施形態の斜視図である。
【図9A】本願による、ヘッダー及び管遷移部の代替の実施形態の上面部分図である。
【図10A】本願による、管遷移部の代替の実施形態の上面図である。
【図11A】本願による、ヘッダー及び管遷移部の代替の実施形態の上面部分図である。
【図12A】本願による、管遷移部の代替の実施形態の上面図である。
【図13】本願による、熱交換器の一部を接続、修復、または交換する方法のフロー図である。
【図15A】本願の代替の実施形態による、ヘッダー及び管遷移部の斜視図である。
【図16A】本願の代替の実施形態による、入口ヘッダー及び管遷移部の斜視図である。
【図17A】本願の代替の実施形態による、管遷移部の斜視図である。
【図18A】本願の代替の実施形態による、管遷移部の斜視図である。
【図19A】本願の代替の実施形態による、傾斜管遷移部の斜視図である。
【図20A】本願の代替の実施形態による、管スリーブの斜視図である。
【図21A】本願の代替の実施形態による、ヘッダー、傾斜管遷移部、及び管スリーブの前面図である。
【図22A】本願の代替の実施形態による、ヘッダー及び短い管遷移部の斜視図である。
【図23A】本願の代替の実施形態による、ヘッダー及び長い管遷移部の斜視図である。
【図24A】本願の代替の実施形態による、プラグを伴う管の前面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
本願のアセンブリが様々な修正及び代替の形態に対応できるが、本願の特定の実施形態は図面の例として示されており、本明細書に詳細に説明されている。しかしながら、特定の実施形態の本明細書の説明は、開示される特定の実施形態に本発明を限定することを意図しないが、それどころか、添付の特許請求の範囲によって定義されるような本願の主旨の中及び範囲内に含まれる全ての修正、均等物、及び代替を対象にすることが意図されることを理解されたい。
【0012】
熱交換器は、それが使用されるシステム及びプロセスの重要な構成要素である。例えば、熱回収蒸気発生器（ＨＲＳＧ）は、その使用目的に選択的に調整されるＣＣ発電所の少数の構成要素の１つである。設計がそのように高度な設計仕様であるため、そして、それがＣＣ電力計画の２つの主要サイクル、すなわち、ブレイトン熱サイクル（トップサイクル）と、ヒルンランキンサイクル（ボトミングサイクル）との間をつなぐように働くため、ＨＲＳＧの設計の任意の変更は、プラント全体の効率性及び操作性に直接に影響を与える。
【0013】
本明細書に開示される管遷移部アセンブリ、方法、及び装置は、ヘッダー遷移に合わせて管を再設計することによって、より効率的なプラント動作を発生させる。再設計により、限定ではないが、以下の１）～９）を含む、いくつかの利点がもたらされる。１）管遷移部の接続部を作るために、簡略化された接続及びプロセスを提供すること、２）熱による有害な膨張効果を最小にするように設計されたアセンブリを提供すること、３）溶接後熱処理（ＰＷＨＴ）を減らす、またはなくすこと、４）アルゴンパージ等の溶接パージを減らす、またはなくす方法を利用すること、５）Ｘ線検査等の放射線検査の必要性を減らす、またはなくす方法を利用すること、６）管とヘッダーとの間の遷移等の管遷移点に位置する亀裂溶接または損傷溶接にアクセスするために足場を設置する必要性を減らす、またはなくすこと、７）より面倒で高価な溶接の代わりに、より簡略化された容易で信頼性がある接続手段及び溶接を使用することを可能にすることによって、より高価な認証済み溶接機の必要性を減らす、またはなくすこと、８）熱影響ゾーン（ＨＡＺ）のサイズまたは表面積を最適化すること、９）溶接を作成する際に使用される基材の熱拡散率を最適化すること、が挙げられる。
【0014】
好ましい実施形態では、遷移管アセンブリの構成要素を接続するための接続手段は、認証された溶接技術を使用して形成された溶接を含む。使用され得る様々なタイプの溶接がある中で、隅肉溶接は、面取り等の開先加工が常に必要ではないため、突き合わせ溶接よりもかなり速い溶接であることを留意するのは重要である。また、プラグ／スロット溶接は速く、信頼性がある溶接である。したがって、本明細書に使用される接続手段の大部分は、隅肉溶接及び／またはプラグ／スロット溶接であり、それらの溶接により、アセンブリの必要な接続部を作り、それを使用するのにかかる所要時間が著しく短くなる。さらに、全ての溶接が認証済み溶接機によって行われるが、必要な認証のレベルは、他の製造、修復、及び交換の方法及び手順（すなわち、本明細書に開示される管遷移に関する方法及び装置を使用しない方法及び手順）ほど高くはなく、より効率的なリソース配分が可能になることに留意されたい。
【0015】
オキシ燃料溶接に関連付けられたＨＡＺのサイズ、及びレーザービーム溶接ならびに電子ビーム溶接に必要なリソースに起因して、本明細書の好ましい溶接技術は、アーク溶接技術を含む。アーク溶接からの入熱は、Ｑ＝（Ｖ×Ｉ×６０／Ｓ×１０００）×効率（１）として表され得、ここで、Ｑは入熱（ｋＪ／ｍｍ）であり、Ｖは電圧であり、Ｉは電流（Ａ）であり、Ｓは溶接速度（ｍｍ／ｍｉｎ）である。方程式（１）の効率は溶接タイプによって決まる。例えば、被覆金属アーク溶接及びガス金属アーク溶接では０．８の効率値がある一方、ガスタングステンアーク溶接では０．６の値がある。
【0016】
【0017】
ヘッダー部１０２は、好ましくは、大きい直径の非腐食性パイプである。代替として、ヘッダー部１０２は、角管、矩形管、不規則な形状の封入材、及び当技術分野で既知の他のヘッダー形状ならびに設計を含む。
【0018】
好ましい実施形態では、ヘッダー部１０２は、その用途に応じて、限定ではないが、ダクト鉄パイプ（例えば、ＡＮＳＩ／ＡＷＷＡ Ｃ１５１／Ａ２１．５１－０９）、炭素鋼、ステンレス鋼パイプ（例えば、ＡＮＳＩ ｓｃｈｅｄｕｌｅ ４０、ＡＳＴＭ Ａ５３、またはＡＳＭＥ ＳＡ５３等）、亜鉛めっきされ、ホウ素化され、再硫化され、再リン酸化される鋼鉄、またはバナジウム、ニッケル、マンガン、もしくはモリブデンを含む鋼鉄クロム、及び同様の組成ならびに／または合金を含む他の鋼鉄パイプまたは金属パイプのタイプを含む、材料（複数可）から作られている。
【0019】
ヘッダー部１０２の厚さは、使用目的によって変わり得る。例えば、少なくとも１つの実施形態では、ヘッダー部１０２の厚さは、壁厚が約０．２～０．５インチ（０．５１～１．２７ｍｍ）である。ＨＲＳＧ等の他の実施形態では、ヘッダー部１０２の壁厚は、０．１インチ（２ｍｍ）～約３インチ（８０ｍｍ）以上の範囲にわたる。好ましくは、ヘッダー部１０２の壁厚は約１．１インチ（２．８ｃｍ）である。代替として、壁厚は、ヘッダー部１０２の内径と、熱交換管１０６の内径との比に基づいて決定される。例えば、ヘッダー部１０２の内径は約５．５０インチ（１４．０ｃｍ）であり、熱交換管１０６の内径は１．２２４インチ（３．１ｃｍ）であり、４．５の比が生じることを意味する。好ましい実施形態では、ヘッダー部１０２の壁厚は、ヘッダーパイプの内径と熱交換管の内径との比の約１／４である。したがって、４．５の比の１／４は、ヘッダーパイプ１０２の好ましい１．１インチ（２．８ｃｍ）の壁厚に近い値になる。この比は、異なるヘッダー及び／または熱交換管の直径とともに使用され、ヘッダーパイプの適切な壁厚を決定し得る。代替として、ヘッダー部１０２の壁厚は、限定ではないが、プラント効率（η）、ＨＲＳＧ表面積、回収熱（Ｑ）、質量流（ｍ）、及び総括伝熱係数（Ｕ）を含む、所望の熱伝達パラメータ及び係数によって変わり得る。また、その比を使用して、熱交換管の内径を決定し得る。
【0020】
概して、管遷移継手１０４は、熱交換管１０６の壁厚以上である第１の厚さから、ヘッダー部１０２の壁厚以下である第２の厚さまで遷移する１つ以上の壁厚を有する。少なくとも１つの実施形態では、２つの壁厚の間に段階的及び連続的な遷移があり、結果的に、継手１０４の長さ／の高さに沿って厚さが一定に変わる。別の実施形態では、厚さの間で段階的な離散遷移がある。
【0021】
管遷移継手１０４の異なる壁厚により、少なくとも２つの異なるタイプの熱遷移ゾーンが作成される。第１の遷移ゾーンは、ヘッダー部１０２の壁厚と同様の壁厚を使用して近似される連続傾斜遷移ゾーンである。第１の遷移ゾーンの主要な熱伝達機構は、管遷移継手の接続面を通ってヘッダー部から伝導するためのものである。第２の遷移ゾーンは、熱交換管１０６の壁厚と同様の壁厚を使用して近似される離散ステップ遷移ゾーンである。第２の遷移ゾーンの主要な熱伝達機構は対流のためのものである。好ましい実施形態では、第３の遷移ゾーン、または管遷移継手１０４のネック部は、管遷移継手１０４の第１の熱遷移ゾーン及び第２の熱遷移ゾーンをつないでいる。第３の遷移ゾーンの厚さ、形状、及び定式化表現は、伝導用の熱伝達機構から対流用の熱伝達機構まで遷移するように、成形され、寸法決定され、及び計算される。
【0022】
伝導機構は、フーリエの法則に従って、ｑ＝Ｕ・Ａ・ｄｔ（２）として表され、これは、ｑ＝Ｕ・Ａ・（Ｔ１－Ｔ２）（３）として表すことができる。方程式（３）では、ｑは熱伝達係数であり、その単位はＷ、Ｊ／ｓ、またはＢｔｕ／ｈｒである。また、Ｕ＝ｋ／ｓであり、ここで、ｋは材料の熱伝導率であり、その単位はＷ／ｍ・Ｋ、Ｗ／ｍ・°Ｃ、またはＢｔｕ／（ｈｒ・°Ｆ・ｆｔ２／ｆｔ）であり、ｓは材料厚であり、その単位はメートルまたはフィートであり、Ａは面積であり、その単位はｍ２またはｆｔ２である。環状面積はＡ＝π（Ｒ２－ｒ２）（４）として表すことができ、ここで、Ｒは管遷移継手１０４のフランジの外周によって作られた円の半径であり、ｒは、管遷移継手１０４の開口部を形成する円の半径である。したがって、方程式（４）を使用して、方程式（３）はｑ＝Ｕ・π（Ｒ２－ｒ２）（Ｔ１－Ｔ２）（５）として表すことができる。方程式（５）を使用して、環状面積と、管遷移継手１０４のフランジ端に対する熱伝達の量とを最適化する。熱伝導率が材料厚ｓに直接関連するため、好ましい実施形態では、管遷移継手のヘッド部の材料厚は、波形端における材料厚と異なる。例えば、好ましくは、管遷移継手のヘッドの壁厚は、波形端の壁厚よりも厚い。
【0023】
対流機構は、熱交換器の総括伝熱係数を決定するために使用される方程式で簡略化及び包含され得る。例えば、総括伝熱係数Ｕは、１／ＵＡ＝１／ｈｉＡｉ＋Ｒ”ｆ，ｉ／Ａｉ＋ｌｎ（Ｄｏ／Ｄｉ）／２πｋＬ＋Ｒ”
ｆ，ｏ／Ａｏ＋１／ｈｏＡｏ（６）として、フィンなし管タイプの熱交換器について表すことができ、ここで、ｈは対流熱伝達係数であり、Ａは管の面積であり（例えば、Ａ＝π・Ｄ・Ｌ）、Ｒ”ｆ，ｉ及びＲ”ｆ，ｏは、実験に基づいて決定された、または表から決定されたファウリング係数であり、例えば、蒸気について、ファウリング係数は０．０００１（ｍ２・ＫＷ）であり得、ｋはボルツマン定数（Ｗ／ｍ・Ｋ）等の熱伝導率であり、下付きのｉ及びｏは管の内面及び外面を指す。方程式（６）は、流れのタイプ（例えば、並流対直交流）等、そして交換器がフィンを含む場合の他の因子に応じて変化し得ることに留意されたい。第３の遷移ゾーンは、第３の遷移ゾーンを形成される状態に応じて、加算、減算、及び／または積分のいずれかを使用して、伝導及び対流の定式化表現を組み合わせる。例えば、方程式（５）はＱ１の標識が付けられ、方程式（６）はＱ２の標識が付けられ、内半径が継手１０４等の継手全体にわたって実質的に一定であるが、外半径は変わり得るため、熱伝達は、ｈ・π（Ｒ２－ｒ２）ｄＲ（７）のＱ１～Ｑ２の積分として第３の遷移ゾーンで近似され得、ｈは継手１０４の高さであり、ＲｄＲは一定に変化する継手の外半径を表す。したがって、第３の遷移ゾーンの熱伝達の主要係数は管遷移継手の高さｈである。
【0024】
好ましくは、継手１０４の反対端において、管遷移継手１０４の高さと管遷移継手第１の外径との第１の比は約３．３であり、管遷移継手１０４の高さと管遷移継手１０４の第２の外径との第２の比は約２．４である。少なくとも１つの実施形態では、比は、管遷移継手１０４の長さ／高さの全体にわたって約２～４の範囲にわたる。好ましい実施形態では、管遷移継手の高さまたは長さは、Ｑ１とＱ２との差に基づいて決定される。したがって、差が大きい場合、長い管遷移継手を使用し、Ｑ１とＱ２との差が小さい場合、短い管遷移継手を使用する。好ましい実施形態では、管遷移継手１０４の長さ／高さは約６インチである。また、他の因子は継手１０４の長さ／高さに影響を与え得る、他の因子は、限定ではないが、継手をヘッダー部１０２及び／または熱交換管１０６に取り付けために使用される特定のタイプの溶接からの入熱を含む。継手の面積の増加により、継手を通る熱伝達にかなりの影響を与え、したがって、いくつかの実施形態では、高さもしくは面積、またはそれら両方のいずれかを調整して、第３の遷移ゾーンで熱伝達機構を最適化することを留意するのは重要である。
【0025】
好ましい実施形態では、管遷移継手１０４は少なくとも２つの内径を有する。第１の内径を使用して、管遷移継手１０４の端内の熱交換管１０６の端に適合させる。管遷移継手１０４のこの第１の直径は、第１の指定の高さに対する管遷移継手１０４の中心軸に沿って延在する。第２の内径は、第２の指定の高さに対する管遷移継手１０４の中心軸に沿って延在する。好ましい実施形態では、第２の指定の高さは第１の指定の高さよりも大きい。好ましくは、第２の指定の高さは、第１の指定の高さよりも約５倍大きい。第１の内径が管遷移継手１０４の第２の内径に遷移する場所で、管座（下記の図２Ｃの要素１１８を参照）が形成されることを留意するのは重要である。
【0026】
好ましい実施形態では、管遷移継手１０４は、継手に当接するヘッダー部１０２の表面積を最適化するように成形される。例えば、管遷移継手１０４の表面は、ヘッダー部１０２の外周の湾曲と実質的に同等である湾曲を有するように曲がっている。別の例として、管遷移継手１０４の表面は、ヘッダー部１０２の開口部に隣接する斜角面と実質的に同等の曲率半径があるように曲がっている（下記の図１１Ａ～図１１Ｄ参照）。好ましい実施形態では、曲率半径は約３．３インチ（８．４ｃｍ）である。しかしながら、曲率半径は、湾曲の外径及び半径等のヘッダー部１０２の寸法によって変わる。管遷移継手のフランジ端の湾曲、円環形の寸法は、ヘッダー部から管遷移継手への伝導を最適化するように決定されることに留意されたい。したがって、フランジ端のプリフォームされた面取縁は、環状幅のほんの一部である。
【0027】
管遷移継手１０４のヘッド部１１０は、プリフォームされた面取縁を有する。好ましい実施形態では、面取縁は直線状であり、管遷移継手１０４の垂直中心と平行に伸びる垂直軸に対して約３６度の角度を形成する。他の実施形態では、面取縁の形状及び角度は、限定ではないが、所望の溶接強度、溶接寸法、または溶接を行う方式を含む多因子に基づいて選択的に決定できる。
【0028】
好ましい実施形態では、熱交換管１０６は、管遷移継手１０４の内部に適合するようにサイズ決定される。例えば、熱交換管１０６の外径は、管遷移継手１０４の内径よりもわずかに小さい。管遷移継手１０４の内径と熱交換管１０６との間のギャップは、使用目的によって変わり得る。いくつかの実施形態では、管遷移継手１０４の内径と熱交換管１０６との間のギャップは０．０６インチ（１．６ｍｍ）以下である。好ましい実施形態では、ギャップは約０．０２インチ（０．５ｍｍ）である。代替として、ギャップは、管遷移継手１０４の内径と、熱交換管１０６の外径との比に基づいて決定される。例えば、管遷移継手の内径は約１．５２インチ（３．８６ｃｍ）であり、熱交換管１０６の外径は１．５０インチ（３．８１ｃｍ）であり、１．０１の比が生じることを意味する。したがって、複数の実施形態では、管遷移継手１０４の内径及びギャップは、１．０１の比及び熱交換管の外径を使用して決定される。また、その比及び管遷移継手１０４の内径を使用して、熱交換管１０６の外径を決定し得る。
【0029】
管遷移継手１０４が丸パイプに適合して曲がるように示されているが、角管または直線管に適合する直線管遷移継手は、また、本願の概念によって包含される。さらに、管遷移継手１０４は減少形状または実質的に直線状を有するように示されているが、本明細書では、他の形状を包含し、限定ではないが、サイズ減少継手、Ｔ形継手、９０°エルボ型継手、傾斜継手、十字形継手、及び当技術分野で既知の他の継手形状を含む。
【0030】
好ましい実施形態では、熱交換管１０６は、限定ではないが、ＡＭＳ５６４６、ＡＭＳ４０７０等、アルミニウム、銅、薄い低炭素鋼、銅、ニッケル、延伸／シームレスステンレス鋼、合金鋼パイプ、及びそれらの組み合わせを含む材料から作られている。熱交換管１０６の材料及び壁厚は使用目的によって変わる。複数の実施形態では、熱交換管１０６は延伸／シームレスステンレス鋼を含み、約０．０１～０．２インチ（０．２５～５．０８ｍｍ）の範囲にわたる壁厚を有する。好ましい実施形態では、熱交換管は約０．１４インチ（３．６ｍｍ）の壁厚を有する。代替として、熱交換管の壁厚は、所望の熱伝達パラメータ及び係数によって変わる。
【0031】
ここで、図１Ｂも参照すると、複数の熱交換管１０６及び複数の管遷移継手１０４は、ヘッダー部１０２に接続され得る。図１Ｂでは、ヘッダー部１０２への接続部が２つだけ示されているが、ヘッダー部１０２への接続部が数十個、数百個、または数千個であってもよい。
【0032】
好ましくは、溶接を使用して、管遷移継手１０４及び熱交換管１０６の両方を接続する。ここで、図１Ｃを参照すると、複数の溶接場所を示す。例えば、第１の隅肉溶接場所１０８を使用して、管遷移継手１０４をヘッダー部１０２に取り付ける。第１の隅肉溶接場所１０８は、管遷移継手１０４のヘッド部１１０の外周に配置され得る。第２の隅肉溶接場所１１２は波形端の外周に配置され得、その端は管遷移継手１０４のヘッド部１１０の反対側にある。隅肉溶接のサイズは変わり得るが、溶接の喉厚、または内角から出て溶接面までの距離は、母材金属と大体同じ厚さであるはずである（下記の図３Ｃ及び関連厚さ１３２を参照）。波形端はＨＡＺに好影響をもたらすことに留意されたい（下記の図３Ｃ、要素３５３を参照）。例えば、隅肉溶接によるＨＡＺは、突き合わせ溶接のＨＡＺと比較して、小さくなり得る。
【0033】
好ましくは、プラグ／スロット場所１１４の第１のセットは管遷移継手１０４に含まれる。プラグ／スロット場所１１６の第２のセットは管遷移継手に含まれる。好ましくは、プラグ／スロット場所１１４の第１のセットは、少なくとも、それらが管遷移継手１０４のヘッド部１１０に対して位置する距離だけ、プラグ／スロット場所１１６の第２のセットと異なる。例えば、プラグ／スロット場所１１６の第２のセットは、プラグ／スロット場所１１４の第１のセットよりも、管遷移継手１０４のヘッド部１１０から遠くに位置し得る。溶接タブは、熱交換管１０６を管遷移継手１０４に固定するために追加固定機構を提供するために、プラグ／スロット場所１１４，１１６のセットの内部に形成され得る。好ましくは、プラグ／スロット場所１１４，１１６の内部で隅肉溶接及び接続手段（例えば、溶接タブ）の両方を使用して、熱交換管１０６を固定する。代替として、プラグ／スロット場所１１４，１１６だけ、または隅肉溶接だけを使用する。熱交換管１０６を管遷移継手に取り付けるために使用される固定のタイプは、少なくとも、熱交換管の材料組成と、管を通り、その管の周りを流れる熱交換流体とによって決まる。
【0034】
好ましくは、溶接タブがプラグ／スロット場所１１４，１１６のセットに使用されているが、代替として、これらの場所のスロットは、熱交換管１０６に形成される取付用開口部（示されない）と一致し得る。取り付け開口部は、炭化ケイ素管を使用するとき等、ねじ、ボルト、ピン、または同様の取付手段のために使用され得る。少なくとも１つの実施形態では、管遷移継手１０４の中に挿入される熱交換管１０６の端は、その端を管遷移継手１０４のねじ山付き内部に固定するためにねじ込まれる。
【0035】
ここで、図２Ａ～図２Ｄの図面も参照すると、管遷移部アセンブリ１００の内側の特徴及び構造を示す。例えば、内側チャネル１２０は、アセンブリのヘッダー部１０２に形成される。好ましくは、内側チャネル１２０の寸法は、管遷移継手の第２の内径等の管遷移継手１０４の寸法と一致する。
【0036】
好ましい実施形態では、管座１１８（下記の図４Ｃも参照）は、管遷移継手１０４の内部に形成される。管座１１８により、熱交換管１０６の内面と管遷移継手１０４の内面との間の実質的に平滑な遷移が可能になる。いくつかの実施形態では、また、管座１１８により、露出量、未処理の表面積が減ることによって、この接合点において、腐食疲労の影響が減る及び／またはなくなる。
【0037】
少なくとも１つの実施形態では、熱交換管１０６の端は、管遷移部アセンブリ１００を組み立てるとき、管座１１８の表面に当接する。他の実施形態では、熱交換管１０６の熱膨張を考慮して、熱交換管１０６の端と、管座１１８との間のギャップがある状態にする。例えば、展開テーブル、または展開テーブルに基づくアルゴリズムを使用して、熱交換管１０６の膨張を決定し得る。例えば、銅及び／または１２４ステンレス鋼管は、管が設置された温度に応じて、約３００°Ｆの温度がある蒸気に露出された後、管の１００フィート毎に、約０．１～３．０インチ（２．５４～７．６２ｃｍ）の線膨張を受け得る。したがって、熱交換管１０６の端と管座１１８との間のギャップは、既定の量の管膨張と比較して決定され得る。
【0038】
ここで、図３Ａ～図３Ｄの図面も参照すると、管遷移継手１０４は、ヘッド部１１０、本体部３０１、遷移ネック部３０３、及び円周フランジ３０５を有するように示される。好ましくは、管遷移継手１０４は、水平軸１２４及び縦軸１２６に沿って中心が合わせられる開口部１２２を有する。代替として、開口部１２２は、管遷移継手１０４の内部で熱交換管１０６を傾斜させるために、水平軸１２４及び／または縦軸１２６に対してわずかに斜めになる。
【0039】
図３Ｃを参照して、ヘッド部１１０は、凹部１２８のセット及び隆起部１３０のセットを含む。連続傾斜面によって、凹部１２８のセット及び隆起部１３０のセットの両方を接続する。連続傾斜面は、管遷移継手１０４とヘッダー部１０２との間に接続／当接をもたらす曲面を提供する。
【0040】
好ましい実施形態では、ヘッド部１１０は関連厚さ１３２を有する。関連厚さ１３２は遷移ネック部３０３に対して変わる。また、関連厚さ１３２は、ヘッド部１１０の連続傾斜面の所望の湾曲によって及び／またはヘッダー部１０２の指定の湾曲によって変わり得る。少なくとも１つの実施形態では、関連厚さ１３２は、継手１０４の壁厚によって変わり、使用される壁厚は、（波形端３５３に対して）管座１１８の場所の後ろにある継手の長さ／高さに沿った点で測定される壁厚である。例えば、壁厚が管座１１８の上にある点において約３／１０インチであると測定されるとき、関連厚さ１３２は約１．１倍大きい、または約１／３インチである。
【0041】
好ましい実施形態では、関連厚さ１３２及び円周フランジ３０５の両方について、その使用目的によって、寸法を変えられる。関連厚さ１３２及び円周フランジ３０５の両方について寸法を変えられるため、そして、好ましくは、隅肉溶接を使用して、管遷移継手１０４をヘッダー部１０２に取り付けるため、要求されるＸ線検査がなくても、管遷移継手とヘッダー部との間の接続部は、強固に固定して作ることができる。さらに、ヘッダー部１０２及び少なくとも円周フランジ３０５は、管遷移継手１０４の使用を必要としない過去の解決策に比べて、材料及び厚さが非常に同等であるため、ＰＷＨＴはかなり減る。
【0042】
図３Ｃ及び図３Ｄを参照すると、管遷移継手１０４は波形端３５３を有する。波形端３５３は、隆起部のセット１３４及び凹部１３６のセットを含む。隆起部１３４のセットは、連続傾斜面によって凹部１３６のセットに接続される。波形端３５３はＨＡＺに好影響をもたらすことに留意されたい。例えば、隅肉溶接を使用して、管遷移継手１０４を熱交換管１０６に取り付け得るので、波形端３５３は、発生し得る有害な熱膨張による歪みの量がかなり減り得る。また、これは、プラグ／スロット溶接だけを使用して、波形端３５３を熱交換管１０６に固定するときの場合であり得る。
【0043】
好ましい実施形態では、波形端３５３の隆起部１３４のセット及び凹部１３６のセットを接続する湾曲面または連続傾斜面の曲率半径は、ヘッド部１１０の湾曲面の曲率半径と同等である。例えば、管遷移継手１０４のヘッド部１１０の湾曲面の曲率半径が約３．３インチ（８．４ｃｍ）であるとき、波形端３５３の曲率半径は約３．３インチ（８．４ｃｍ）である。
【0044】
プラグ／スロット場所１１４，１１６の２つのセットだけが示されているが、プラグ／スロット場所の複数の追加セットは、管遷移継手１０４に形成され得ることに留意されたい。例えば、管遷移継手１０４の波形端３５３に作られた隅肉溶接を修復するために、管遷移継手は切断され得、プラグ／スロット場所の新しいセットは、新しい波形端と同様に形成され得る。また、新しい管座は、管遷移継手に形成され得る。これに関連して、管遷移継手１０４は１つ以上の切断部により長さ／高さが変わり得る、及び／または隅肉溶接を修復ならびに／もしくは交換するために管遷移継手１０４に１つ以上の切断部を作ることが可能になる。
【0045】
ここで、図４Ａ～図４Ｄの図面も参照すると、管遷移継手１０４の概略図は、継手の内側の特徴及び構造を示すように描かれている。例えば、管座１１８は図４Ｃに示される。管座１１８は、プラグ／スロット場所１１４，１１６の両方のセットよりも、ヘッド部１１０に近い場所で、管遷移継手１０４の内面に形成される。言い換えれば、プラグ／スロット場所１１４，１１６は、管座１１８が波形端３５３に対して位置する場所よりも、波形端３５３に近接して近くなる。
【0046】
好ましくは、プラグ／スロット場所１１４，１１６に使用されるスロットは細長く、その幅よりも大きい長さを有する。例えば、スロットは、幅広のスロット幅の約２倍の長さを有し得る。好ましくは、プラグ／スロット場所１１４，１１６に関するスロットの幅は、管遷移継手１０４の壁厚に近い値になる。例えば、管遷移継手１０４の壁厚の幅と、スロットの幅との比は、壁厚が管遷移継手１０４の第２の指定の高さに対応する場合、約１．２であり、壁厚が管遷移継手１０４の第１の指定の高さに対応する場合、約０．６である。
【0047】
ここで、図５Ａ～図５Ｄの図面も参照すると、ヘッダー管遷移部アセンブリ５００の代替の実施形態が示される。管遷移部アセンブリ５００は管遷移部アセンブリ１００と同様に機能するが、ただし、ヘッダー部５０２と管遷移継手５０４との間の接続部が、ヘッダー部５０２のプリフォームされた面取開口部の内部に据え付けられた管遷移継手５０４のプリフォームされた面取端を使用して作成されることを除く。代替として、ヘッダー部５０２の開口部は面取りされていない。
【0048】
好ましくは、管遷移部アセンブリ５００の管遷移継手５０４及び熱交換管５０６との間の接続部は、管遷移部アセンブリ１００に関連して上記に説明したものと同じ方式で形成される。例えば、溶接タブは、熱交換管５０６を管遷移継手５０４に固定するために固定機構を提供するために、プラグ／スロット場所５１４，５１６のセットの内部に形成され得る。
【0049】
好ましくは、管遷移継手５０４とヘッダー部５０２との間の接続部により、実質的に単一の遷移ゾーンが作成される。実質的に単一の遷移ゾーンは、例えば、隅肉溶接を使用することによって、ヘッダー部５０２に接続されている管遷移継手５０４の円周面取端によって形成される。単一の遷移ゾーンの主要な熱伝達機構は、管遷移継手の接続面を通ってヘッダー部から伝導するためのものである。第２の遷移ゾーンは、熱交換管５０６の壁厚に近くなる離散ステップ遷移ゾーンである。第２の遷移ゾーンの主要な熱伝達機構は対流のためのものである。好ましい実施形態では、第３の遷移ゾーン、または管遷移継手５０４の本体部６０１（下記の図６Ａ～図６Ｄ）は、管遷移継手５０４の第１の遷移ゾーン及び第２の遷移ゾーンをつないでいる。第３の遷移ゾーンの厚さ及び形状は、伝導用の主要な熱伝達機構から対流用の主要な熱伝達機構まで遷移するように、成形され及び寸法決定される。第３の遷移ゾーンは伝導及び対流の両方を受け、すなわち、熱交換流体からの対流と、管座と熱交換管５０６との間の接続部からの伝導とを受けることを留意するのは重要である。
【0050】
ここで、図６Ａ～図６Ｄの図面も参照すると、好ましくは、管遷移継手５０４は、水平軸５２４及び縦軸５２６に沿って中心が合わせられる開口部５２２を有する。代替として、開口部５２２は、管遷移継手５０４の内部で熱交換管５０６を傾斜させるために、縦軸５２６及び／または水平軸５２４に対してわずかに斜めになる。
【0051】
管遷移継手５０４のヘッド部５３０は、傾斜表面６０５、凹部５２８のセット、及び隆起部５３０のセットを含む。連続傾斜面によって、凹部５２８のセット及び隆起部５３０のセットの両方を接続する。連続傾斜面は、管遷移継手５０４とヘッダー部５０２との間に接続／当接をもたらす曲面を提供する。連続傾斜面は、好ましくはヘッダー部５０２の曲率半径に基づく曲率半径を有する。例えば、面取端６５１の曲率半径は、ヘッダー部５０２の内面の曲率半径と同じである。好ましくは、管遷移継手５０４の波形端６５３は、また、面取端６５１の曲率半径と全く同じではない場合、その曲率半径と同じくらいの関連の曲率半径を有する。
【0052】
面取端６５１は、傾きと、関連厚さ、幅、及び／または高さ６１２とを有する。これらの特徴及び寸法は、ヘッダー部５０２の面取開口部に関連付けられた傾き、関連厚さ、幅、及び／または高さに従って調整される。追加の要因は、管遷移継手５０４をヘッダー部５０２に接続するために、所望の溶接のタイプ、形状、及び強度を含むこれらの特徴及び寸法に影響を与え得る。
【0053】
ここで、図７Ａ～図７Ｂの図面も参照すると、管遷移継手の代替の実施形態は継手７０４として示される。好ましくは、管遷移継手７０４は、２つの管座７１８ａ及び７１８ｂと、２つの波形端８５３ａ及び８５３ｂとを含む。管遷移継手７０４は、熱交換管１０６、５０６、または７０６の中間長さに沿って亀裂または漏れ口を修復するのに役立つ。例えば、熱交換管７０６の漏れがある中間セクションは、管７０６の漏れ口の上及び下で切断される。熱交換管７０６の長さ／高さに起因して、切断セクションから離して管７０６を傾斜させることと、管遷移継手７０４を管７０６の上で摺動させることと、管７０６を傾斜させて切断セクションに戻すことと、次に、管遷移継手７０４を所定の場所に摺動させて、管７０６の両端に重ねさせ、切断セクションを覆うことと、を行うための十分な「遊び」がある（図７Ｂ参照）。次に、管遷移継手７０４は、プラグ／スロット場所７１４，７１６の隅肉溶接及び溶接タブを使用して固定される。
【0054】
ここで、図８Ａ～図８Ｄの図面も参照すると、管遷移継手７０４の概略図は、継手の内側の特徴及び構造を示すように描かれている。例えば、管座７１８ａ及び管座７１８ｂは図８Ｂ～図８Ｄに示される。図８Ａは、プラグ／スロット場所７１４，７１６と一致する破線を示す。図８Ａに示されるように、プラグ／スロット場所７１４，７１６の上に位置付られるものとして、隆起部８３４ａ，８３４ｂのセット及び波形端８５３ａの凹部８３６ａ，８３６ｂのセットを接続する湾曲面または連続傾斜遷移面８０３がある。対応する隆起部８３４ｃ，８３４ｄのセット（示されない）及び凹部８３６ｃ，８３６ｄのセットは、下側波形端８５３ｂに形成される。管座７１８ａ及び管座７１８ｂは、プラグ／スロット場所７１４，７１６の両方のセットよりも、波形端８５３から遠くにある場所で管遷移継手７０４の内面に形成される。言い換えれば、プラグ／スロット場所７１４，７１６は、管座７１８と波形端８５３との間に位置する。
【0055】
好ましい実施形態では、管座７１８ａ，７１８ｂは、各々の波形端８５３の各々の隆起部８３４から少なくとも１インチにある場所で形成される。他の実施形態では、管座の場所は、プラグ／スロット場所７１４，７１６の場所及びサイズによって直線的に決まる。例えば、１／４インチ高さ、１／２インチ幅のプラグスロットの場合、管座と、最も近いプラグスロット場所７１４，７１６の中心との間に少なくとも３／８インチあるままの状態になる。同様に、１／２インチ高さ、１インチ幅のプラグスロットの場合、管座と、最も近いプラグスロット場所の中心との間に少なくとも３／４インチあるままの状態になる。少なくとも１つの実施形態では、管座の場所は、非線形関数に従って、プラグ／スロット場所７１４，７１６の場所及びサイズによって決まる。
【0056】
好ましくは、管遷移継手７０４は、小スケール、中スケール、及び大スケールの用途に合わせて形成できる。例えば、各用途では、管遷移継手７０４は少なくとも２つの壁厚８５０及び壁厚８５２を有し、第１の壁厚８５０は第２の壁厚８５２よりも大きい。小スケールの用途では、管遷移継手７０４は、約０．０１～０．２インチ（０．２５～５．０８ｍｍ）の範囲にわたる壁厚８５２を有する。中スケールの用途では、管遷移継手は、約０．２～０．２５インチ（５．０８～６．３５ｍｍ）の範囲にわたる壁厚８５２を有する。大スケールの用途では、熱交換管遷移継手７０４は、０．２５インチ（６．３５ｍｍ）よりも大きい壁厚を有する。代替として、管遷移継手７０４の壁厚は、所望の熱伝達パラメータ及び係数によって変わる。小スケール、中スケール、及び大スケールの用途のそれぞれでは、壁厚８５０は、壁厚８５２よりも約２倍大きい。
【0057】
ここで、図９Ａ～図９Ｄの図面も参照すると、ヘッダー管遷移部アセンブリ９００の代替の実施形態が示される。管遷移部アセンブリ９００は管遷移部アセンブリ１００と同様に機能するが、ただし、ヘッダー部９０２と管遷移継手９０４との間の接続部が、管遷移継手９０４のプリフォームされた面取端と、ヘッダー部９０２の面取開口部の内部に据え付けられた１つ以上の外部管座９１８とを使用して作成されることを除く。外部管座９１８は管遷移継手９０４に対して外部にあり、継手とヘッダー部９０２との間の接続部に対して外部にないことを留意するのは重要である。好ましくは、溶接を使用して、管遷移継手９０４及び熱交換管９０６の両方を接続する。
【0058】
図９Ｃを参照すると、複数の溶接場所を示す。例えば、第１の溶接場所９０８を使用して、管遷移継手９０４をヘッダー部９０２に取り付ける。第１の隅肉溶接場所９０８は管遷移継手９０４のヘッド部９１０の外周に配置され得、好ましくは、隅肉溶接を含む。第２の溶接場所９１２は波形端の外周に配置され得、その端は管遷移継手９０４のヘッド部９１０の反対側にある。本実施形態では、第２の溶接場所９１２は突き合わせ溶接を含む。突き合わせ溶接のサイズが変わり得るが、熱交換器管９０６の縁は、管遷移継手９０４の事前に面取された端と同様に、約３５～４０度の角度で面取りされるはずである。また、熱交換管９０６は、管遷移継手９０４の端に形成されたプリフォーム済のフレア、プレーンベベル、または複合ベベルと一致させるために、熱交換管９０６に形成されたフレア、プレーンベベル、及び複合ベベルのうちの少なくとも１つを有するはずである。
【0059】
ここで、図１０Ａ～図１０Ｃの図面も参照すると、好ましくは、管遷移継手９０４は、水平軸９２４及び縦軸９２６に沿って中心が合わせられる開口部９２２を有する。好ましくは、管遷移継手９０４とヘッダー部９０２との間で接続するためのヘッダー部９０２の開口部は面取りされていないが、むしろ、管座９１８ａを据え付けるための、または管座９１８ａと噛合するための直線縁開口部を含む。第１の隅肉溶接は、関連厚さ９３２ａに従って、第１の傾斜表面１００５ａの上及び／または周りに形成され得る。管遷移継手９０４は、第２の傾斜表面１００５ｂの下に第２の管座９１８ｂを含み、第２の管座９１８ｂの上に突き合わせ溶接の一部を形成するための関連厚さ９３２ｂを有する。第１の管座９１８ａ及び第２の管座９１８ｂの両方は、管遷移継手９０４の本体部１００１と、各々のネック部分１００３ａ及び１００３ｂとに対して外部にある。
【0060】
好ましくは、管遷移継手９０４は、第１のネック部１００３ａの下に形成された隆起または辺縁１００７を含む。本実施形態では、辺縁１００７は、管遷移継手９０４をヘッダー部９０２に接続するための隅肉溶接の形成中にヒートシンクとして働き得る。
【0061】
ここで、図１１Ａ～図１１Ｄの図面も参照すると、ヘッダー管遷移部アセンブリ１１００の代替の実施形態が示される。管遷移部アセンブリ１１００は管遷移部アセンブリ１００と同様に機能するが、ただし、ヘッダー部１１０２と管遷移継手１１０４との間の接続部が、管遷移継手１１０４のプリフォームされた斜端と、ヘッダー部１１０２の部分的斜角開口部１１２０の内部に据え付けられた外部管座面１１１８（図１２Ｃ参照）とを使用して作成されることを除く。好ましくは、管遷移継手１１０４は１つ以上の溶接を使用してヘッダー部１１０２に接続され、熱交換管１１０６は開口部１１４０の中に浮くように挿入される。ガスケットまたはＯリングは、開口部１１４０の中に挿入される熱交換管１１０６の端の周りに設置され、開口部が密閉され、熱交換管１１０６と管遷移継手１１０４との間に接続部が作成され得る。代替として、管座または合流面（示されない）が管遷移継手１１０４のヘッド１１１０の反対端の内面に形成されることにより、ガスケットまたはＯリングはオプションである。
【0062】
図１１Ｃを参照して、単一の溶接エリアを示す。例えば、単一の溶接エリア１１０８を使用して、管遷移継手１１０４のヘッド１１１０をヘッダー部１１０２に取り付ける。単一の隅肉エリア１１０８は管遷移継手１１０４のヘッド部１１１０の斜角外周に配置され、好ましくは、単一の隅肉溶接を含む。代替として、ガスケットまたはＯリングはヘッド１１１０の全体にわたって挿入され、エリア１１０８の１つ以上のスポット溶接を使用して、ガスケット、Ｏリング、または管遷移継手１１０４を適所に保持する。
【0063】
ここで、図１２Ａ～図１２Ｃの図面も参照すると、好ましくは、管遷移継手１１０４は、水平軸１１２４及び縦軸１１２６に沿って中心が合わせられる開口部１１２２を有する。好ましくは、管遷移継手９０４とヘッダー部９０２との間で接続するためのヘッダー部１１０２の開口部は、管座面１１１８を据え付けるための、または管座面１１１８と噛合するための斜角面または面取り面、及び直線縁開口部を含む。管座面１１１８は本体部１１０１に対して外部に位置する。単一の隅肉溶接は、関連厚さ１１３２に従って、第１の傾斜表面１２０５ａ及び／または第２の傾斜表面１２０５ｂの上及び／または周りに形成され得る。言い換えれば、溶接エリア１１０８は、傾斜表面１２０５ａ及び傾斜表面１２０５ｂのどちらか１つまたは両方を含む。好ましくは、第１の傾斜表面１２０５ａ及び第２の傾斜表面１２０５ｂは、２つの表面の間でスムーズな遷移が生じる斜角面または丸い面である。代替として、少なくとも第２の傾斜表面１２０５ｂは面取り面または直線面を含む。
【0064】
管遷移継手１１０４は、第３の傾斜表面もしくはネック面１２０３の上にある、またはそれに隣接する管座面１１１８を含む。ネック面１２０３は辺縁または隆起を含み得、その意図に応じて、凸面または凹面のどちらか一方を有する。ネック面１２０３は管座面１１１８に遷移する。本実施形態では、ＨＡＺは、傾斜表面または斜角面１２０５ａ、１２０５ｂ、及びネック面１２０３のそれぞれを含む、少なくとも３つの遷移領域の関連厚さ１１３２によって決まる。ＨＡＺの領域のそれぞれは、高さ、厚さ、湾曲、表面硬度、テクスチャ、気孔率、及び組成のうちの１つ以上に基づくと、別の領域とは異なる。少なくとも１つの実施形態では、管座面１１１８は第４のＨＡＺ遷移領域である。
【0065】
本願の前述の実施形態では、波形端、フランジ端、またはプラグ／スロット場所が必要ではないことを認識されたい。代替の実施形態では、所望の用途に応じて、これらの要素が利用されない場合があり、また、これらの要素の一部または全てが利用され得る。
【0066】
ここで、図１３の図面も参照すると、故障部または漏出部等、熱交換器の一部を修復、交換、または接続する方法が示される。ステップ１３０１は、熱交換器の一部を接続、修復、または交換することを決定することを含む。亀裂を視覚的に把握することによって、デジタル手段、電子手段、もしくは自動手段によって圧力損失を検出することによって、または監視システム及び報告システムによって流量の減少を決定することによって、決定が行われ得る。例えば、圧力検査は熱交換器のセクションで行われ得、連続圧力損失は、Ｏｐｔｏ２２制御ソフトウェア等の電気化学ソフトウェアによって報告され得、その圧力損失は亀裂または漏れを示す。それ以外の場合、亀裂または漏れ口の場所は、蛍光スプレー、紫外光、起泡性液体、煙、匂い等を用いて、業界で認可された方法を使用して検出され得る。
【0067】
オプションのステップ１３０３は、ステップ９０２の結果に基づいて、熱交換器の故障部、亀裂部、または漏出部を除去することを含む。例えば、ステップ１３０１において、マニホールド、ヘッダー、及び／またはプレナム部における側壁または溶接に亀裂がある熱交換管を検出する。したがって、回転、切断、トーチ、加熱、またはそれらの組み合わせを使用して、管を除去する。本願の管遷移部アセンブリ構成要素を使用して熱交換器を製造するとき、故障部、亀裂部、または漏出部を除去する必要がなく、組み立てが行われる可能性があるため、ステップ１３０３はオプションである。
【0068】
ステップ１３０５は、熱交換管の第１の部と、熱交換管の第２の部及び熱交換器のヘッダー部の少なくとも１つとの間に熱交換遷移接続部を作成することを含む。例えば、熱交換器のヘッダーは、熱交換管が挿入される管遷移継手と適合し得、管遷移継手は熱交換遷移接続部を含む。別の例として、カット熱交換管の２つの別個の端は、管遷移継手の反対端の中に挿入され、熱交換管の漏出部または切断部が覆われ得る。
【0069】
ステップ１３０７は、適切な接続が行われることを確実にすることを含む。ステップ１３０７は、熱交換器の修復部を再検査して、接続部の強度、完全性、及び総合的機能を決定することを含み得る。この再検査することは、圧力検査、蛍光液、紫外光、起泡性液体、匂い物質、及び他の同様の手順を含み得る。好ましくは、この再検査は、Ｘ線検出は必要としない。
【0070】
ここで、図１４の図面も参照すると、熱交換遷移接続部を作成するステップ１３０５は、組み立てプロセスとして示される。組み立てプロセス１３０５は、熱交換管を提供するステップ１４０１、ヘッダー部を提供するステップ１４０３、及び管遷移継手を提供するステップ１４０５を含む。設けられる管遷移継手は、本願に従って構成される継手である。
【0071】
プロセス１３０５はさらにステップ１４０７を含み、熱交換管の端を管遷移継手の第１の端に適合させ、熱交換管の端が管遷移継手の管座に隣接するようになる。例えば、熱交換管の第１の端は、管座に当接するために管遷移継手の中にねじ込まれ得る、同様に、その端が管座に当接するまで、継手の中へ摺動し得、わずかな熱膨張に適応するために、管座と波形端との間のギャップから出る継手の内部に据え付けられ得る、または管座に当接するように適所に溶接され得る。複数の実施形態では、ステップ１４０７は、さらに、第１の端の円周及び熱交換管の円周に隅肉溶接を使用して、管遷移継手の第１の端を熱交換管に固定することを含む。少なくとも１つの実施形態では、ステップ１４０７は、管遷移継手に形成された複数のプラグスロットの上または内部に設置された複数のタブ溶接を使用して、熱交換管の端を管遷移継手の第１の端に固定することを含む。
【0072】
ステップ１４０９において、管遷移継手の第２の端はヘッダー部と適合する。例えば、管遷移継手のフランジ端は、隅肉溶接を使用してヘッダー部に固定される。別の例として、管遷移継手の第２の端は面取りされ得る、または傾斜が付けられ得る、これは、ヘッダー部の開口部内に固定され、その開口部は、管遷移継手の面取端または斜角端と同様に、面取りされ得る、もしくは傾斜が付けられ得る、または面取りされない場合がある、もしくは傾斜が付けられない場合がある。また、１つ以上のガスケットまたはＯリングを使用して、管遷移継手の第２の端をヘッダー部と適合させ得る。
【0073】
ここで、図１５Ａ～図１５Ｅの図面も参照すると、管遷移部を伴うヘッダーが示される。図１５Ａ及び図１５Ｂはヘッダー１５０３を最良に示し、複数の管遷移部１５０１はヘッダー１５０３に接続される。複数の管遷移部１５０１は、ストレート型管遷移部１５０５及び傾斜管遷移部１５０７を含む。好ましくは、溶接によって、ヘッダー１５０３と複数の管遷移部１５０１との間の接続点を固定する。図１５Ａは、ストレート型遷移部１５０５の第１の列及び傾斜遷移部１５０７の第２の列を示しているが、本発明の適切な適合度及び所望の場所に応じて、これらのストレート型管遷移部１５０５及び傾斜管遷移部１５０７の構成は変わり得ることを認識されたい。管遷移部１５０５，１５０７の端は波形ではないが、他の実施形態では同様に、端は完全に平坦である必要はないことを認識されたい。例えば、管遷移部１５０５，１５０７の端が傾斜され得ることにより、同時に、複数の管遷移部はヘッダー１５０３に据え付けられ得る。図１５Ｃは、ヘッダー１５０３へのストレート型管遷移部１５０５及び傾斜管遷移部１５０７の隣接接続部を最良に示す。図１５Ｄはストレート型管遷移部１５０５の接続部を示す。図１５Ａ～図１５Ｃに示されるように、この接続部のサイズが変わり得ることと、任意のサイズの管が接続部から延在し得ることと、を認識されたい。図１５Ｅは傾斜管遷移部１５０７の接続部を示す。図１５Ａ～図１５Ｃに示されるように、この接続部のサイズが変わり得ることと、任意のサイズの管が接続部から延在し得ることと、を認識されたい。
【0074】
図１５Ａ～図１５Ｅのヘッダー及び管遷移構成は、ヘッダーセクション全体が修復及び／もしくは交換される際に、またはヘッダーセクション全体を最初に製造するときに、それらの用途に特に適切である。管端１５０６は、好ましくは、スリーブ２００１（図２０Ａ～図２０Ｃ参照）を使用して、蒸気発生器の既存の管に簡単に溶接されるだろう。管端１５０６を蒸気発生器の既存の管に整合及び接続するのを補助するために、管端の一部または全ては、管端のグループを既存の管の中に最後に挿入する前に、管端を既存の管と噛合させることが可能になるように斜めに切断され得る。
【0075】
ここで、図１６Ａ～図１６Ｄの図面も参照すると、管遷移部を伴う入口ヘッダーが示される。図１６Ａ及び図１６Ｂはヘッダー１６０３を最良に示し、複数の管遷移部１６０１はヘッダー１６０３に接続される。複数の管遷移部１６０１は、任意の数の個々の管遷移部１６０５であり得る。図１６Ｄは、管遷移部１６０５の例示的な実施形態を示す。管遷移部１６０５の所望の適合及び機能に応じて、代替の実施形態を使用し得る。入口ヘッダーと管遷移部１６０５との間の接続部は、好ましくは、溶接によって固定される。入口ヘッダー１６０３は、また、ブラケット１６０７または追加の管１６０９等の他の取り付け具を有し得るが、これらの要素は必須ではない。図１６Ｃは、ブラケット１６０７が入口ヘッダー１６０３に搭載され、管遷移部１６０５が入口ヘッダー１６０３の反対側に接続される、一実施形態の側面図を示す。ブラケット１６０７及び管遷移部１６０５の他の構成が可能であることにより、複数の要素は必ずしも、入口ヘッダー１６０３の反対側にある必要がないことを認識されたい。
【0076】
ここで、図１７Ａ～図１７Ｄの図面も参照すると、管遷移部が示される。管遷移部１７０１は、ヘッダー挿入セクション１７０２、溶接エリア１７０５、中間セクション１７０７、及び管挿入セクション１７０９を含む。ヘッダー挿入セクション１７０２の高さはｈであり、ｈはヘッダー壁の厚さ以下であることが好ましい。ｈがヘッダー壁の厚さよりも長くないことにより、管遷移部はヘッダー内で流量を抑制しない。溶接エリア１７０５がヘッダー外部でカウンターベベルに一致するように構成されることにより、溶接を使用して、管遷移部１７０１をヘッダーに接続できる。中間セクション１７０７は、管遷移部を通って熱を良好に伝達するように設計された厚壁１７１１を有する。壁１７１１を標準管よりも厚くなるように構成することによって、管遷移部は耐久性がより長くなり、亀裂が少なくなる傾向がある。管挿入セクション１７０９は、管をその中に挿入するように設計されている。いくつかの表面または縁の処理は、管を管挿入セクション１７０９に適切に適合させ、管挿入セクション１７０９に接続させるのに必要であり得る。図１７Ｃは、円状構成の管遷移部１７０１の端面図を最良に示す。この円状構成が遷移端１７０３には好ましいが、他の構成を使用して、所望の接続点にうまく適合させ得ることを認識されたい。この構成を利用することによって、溶接は隅肉溶接であり、パージステップ及び他の労働集約的ステップが必要であるオープンルート突き合わせ溶接ではない。
【0077】
ここで、図１８Ａ～図１８Ｄの図面も参照すると、管遷移部が示される。管遷移部１８０１は図１７Ａ～図１７Ｃに示される実施形態と同様であるが、管遷移部１８０１は管遷移部１７０１と異なるサイズである。管遷移部１８０１は、ヘッダー挿入セクション１８０２、溶接エリア１８０５、中間セクション１８０７、及び管挿入セクション１８０９を含む。ヘッダー挿入セクション１８０２の高さはｈであり、ｈはヘッダー壁の厚さ以下であることが好ましい。ｈがヘッダー壁の幅よりも長くないことにより、管遷移部はヘッダー内で流量を抑制しない。溶接エリア１８０５がヘッダー外部でカウンターベベルに一致するように構成されることにより、溶接を使用して、管遷移部１８０１をヘッダーに接続できる。中間セクション１８０７は、管遷移部を通って熱を良好に伝達するように設計された厚壁１８１１を有する。壁１８１１を標準管よりも厚くなるように構成することによって、管遷移部は耐久性がより長くなり、亀裂が少なくなる傾向がある。管挿入セクション１８０９は、管をその中に挿入するように設計されている。いくつかの表面または縁の処理は、管を管挿入セクション１８０９に適切に適合させ、管挿入セクション１８０９に接続させるのに必要であり得る。図１８Ｃは、円状構成の管遷移部１８０１の端面図を最良に示す。この円状構成が遷移端１８０３には好ましいが、他の構成を使用して、所望の接続点にうまく適合させ得ることを認識されたい。
【0078】
ここで、図１９Ａ～図１９Ｃの図面も参照すると、傾斜管遷移部が示される。傾斜管遷移部１９０１は、好ましくは、ストレート型管遷移部を曲げることによって形成される。傾斜管遷移部１９０１の角度が管遷移部の所望の適合度によって変わり得ることを認識されたい。傾斜管遷移部１９０１は、ヘッダー挿入セクション１９０５、溶接エリア１９０７、球状セクション１９０９、細長管セクション１９１３、及び接続端１９１１を含む。ヘッダー挿入セクション１９０５の高さはｈであり、ｈはヘッダー壁の幅以下であることが好ましい。ｈがヘッダー壁の幅よりも長くないことにより、管遷移部はヘッダー内で流量を抑制しない。溶接エリア１９０７がヘッダー外部でカウンターベベルに一致するように構成されることにより、溶接を使用して、傾斜管遷移部１９０１をヘッダーに接続できる。球状セクション１９０９は、ヘッダーから接続管の中への熱伝達を補助するように設計された厚壁で構成される。球状エリア１９０９は、所望の熱伝達効果を実現するために、様々なサイズ及び形状をとり得ることを認識されたい。細長管セクション１９１３は、好ましくは、選択された角度で曲がる。管接続端１９１１は、好ましくは、管接続端１９１１及び管の両方の全体にわたって溶接されたスリーブを使用して管に接続される。いくつかの表面及び縁の処理は、所望の接続を実現するために必要であり得る。好ましくない場合でさえも、管接続端１９１１を管に接続する他の方法を使用し得ることを認識されたい。
【0079】
ここで、図２０Ａ～図２０Ｃの図面も参照すると、管接続用スリーブが示される。スリーブ２００１は管の２つの部分の全体にわたって適合するように構成され、次に、それは適所で溶接できる。例えば、複数の管の後方にある管は修復するためにアクセスする必要があり得、結果的に、切断される複数の管にアクセスする。次に、スリーブ２００１は切断されていた管の全体にわたって設置され、次に、接合管はスリーブ２００１の他端に設置される。次に、スリーブは、２つの別個の管部に溶接され得る。スリーブ２００１を使用することによって、オープンルート突き合わせ溶接の使用は必要ではなくなるため、溶接プロセスでの時間効率及びコスト効率がより高くなる。図２０Ｂはスリーブ２００１の端面図を最良に示し、これは、スリーブ端２００３の好ましい形状が円状であることを示す。しかしながら、そのように所望の継手が必要である場合、異なるスリーブ端構成を使用し得る。また、スリーブ２００１を使用して、傾斜管遷移部１９０１を管に接続し得る。好ましくは、スリーブ２００１は管接続端１９１１に適切に適合するように構成される。
【0080】
ここで、図２１Ａ及び図２１Ｂの図面も参照すると、管及びヘッダーに接続された傾斜管遷移部が示される。図２１Ｂに最良に示されるように、ヘッダー挿入セクション１９０５は、ヘッダー２１０１の中に挿入され、溶接点２１０３でヘッダー挿入セクションの周りの適所に溶接される。図２１Ａはカウンターベベル２１０２を示し、溶接点２１０３が作られ得る。再度、球状エリア１９０９は、ヘッダー２１０１から、傾斜管遷移部１９０１への、さらに、管２１０５への熱伝達を助ける。熱伝達を補助することで、システムの耐久性が長くなる。傾斜管遷移部１９０１は、それぞれの端の全体にわたってスリーブ２００１を設置し、次に、スリーブ溶接点２１０７でスリーブ２００１の周りにある要素を溶接することによって、管２１０５に接続される。
【0081】
ここで、図２２Ａ～図２２Ｂ及び図２３Ａ～図２３Ｂの図面も参照すると、管遷移部を伴うヘッダーが示される。図２２Ａ及び図２２Ｂは短い管遷移部１８０１を示し、図２３Ａ及び図２３Ｂは長い管遷移部１７０１を示す。管遷移部１７０１及び管遷移部１８０１はヘッダー２２０１の中に挿入され、次に、管遷移部１７０１及び管遷移部１８０１はカウンターベベル２２０３に溶接され、溶接点２２０５が作成される。管遷移部のタイプの構成及びヘッダー内に挿入する場所は、所望の用途によって変わり得ることを認識されたい。
【0082】
ここで、図２４Ａ～図２４Ｃの図面も参照すると、プラグを伴う管が示される。図２４Ａ及び図２４Ｂは、本願の溶接技術の別の用途を最良に示す。プラグ２４０１は、管２４０２用のキャップとして働くように、管２４０２の中に挿入されるように構成される。プラグ２４０１は、管２４０２の内部の中で適合するように設計される管挿入部２４０３を含む。管２４０２の端及びプラグ２４０１の挿入端は好ましくは斜角部を有し、その結果、２つの要素が接合されるとき、溶接エリア２４０５が存在するようになる。好ましくは、次に、隅肉溶接２４０７を使用して、プラグ２４０１と管２４０２との間の接続部を固定し得る。好ましい実施形態は、突き合わせ溶接を使用しないで、隅肉溶接を使用するように設計されているが、他の溶接を使用して、プラグ２４０１と管２４０２との間で強固な接続を達成し得ることを認識されたい。図２４Ｃは、任意の管に接続されていない状態のプラグ２４０１を最良に示す。
【0083】
図２４Ａ～図２４Ｃはプラグ及び管の寸法を示しているが、本発明の同じ機能性をさらに維持しながら、他の寸法を使用し得ることを認識されたい。異なるタイプの管をキャップで覆うために、プラグ２４０１の固有の構成を使用し得る。例えば、プラグ２４０１は、切断部を有する長いネックフランジをキャップで覆うのに特に適切であり得る。
【0084】
繰り返すが、この構成を利用することによって、溶接は隅肉溶接であり、パージステップ及び他の労働集約的ステップが必要であるオープンルート突き合わせ溶接ではない。本明細書に開示される管遷移継手は、管の内側にパージガスがなくても、溶接を行うことが可能になる継手だけであることが認識される。これらの固有の「パージ不要」継手により、時間、コスト、及び労働に関してかなりの節約をもたらす。本願の遷移管継手は、実際に、設置／溶接の標準プロセスを変化させる。
【0085】
かなりの利点がある発明が説明され及び示されていることは明らかである。本願が限定された数の形態で示されているが、本願はこれらの形態だけに限定されないが、本発明の主旨から逸脱することなく、様々な変更及び修正に適用できる。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図8D】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11A】
【図11B】
【図11C】
【図11D】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図13】
【図14】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図15D】
【図15E】
【図16A】
【図16B】
【図16C】
【図16D】
【図17A】
【図17B】
【図17C】
【図17D】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図18D】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図20A】
【図20B】
【図20C】
【図21A】
【図21B】
【図22A】
【図22B】
【図23A】
【図23B】
【図24A】
【図24B】
【図24C】
【手続補正書】
【提出日】2022-06-14
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ヘッダー壁厚を有する熱交換器のヘッダー用の管遷移部であって、前記ヘッダーの前記壁の中に挿入するように構成されたヘッダー挿入セクションであって、第１の選択壁厚と、前記ヘッダーの前記壁厚以下である高さとを有する、ヘッダー挿入セクションと、
前記ヘッダー挿入セクションに隣接する先細り溶接エリアであって、前記管遷移部が前記ヘッダーに溶接された隅肉であり得るように構成される、先細り溶接エリアと、
前記溶接エリアに隣接する中間セクションであって、第２の選択壁厚を有する、中間セクションと、
前記中間セクションに隣接する管挿入セクションであって、第３の選択壁厚と、管を受けるための内部管座とを有する、管挿入セクションと、
前記中間セクションと前記管挿入セクションとの間の先細り内部エリアと、
を含む、管遷移部。
【請求項2】
前記中間セクションと前記管挿入セクションとの間の先細り外部エリアと、をさらに含む、請求項１に記載の管遷移継手。
【請求項3】
前記ヘッダー挿入セクションの前記第１の選択壁厚は、前記中間セクションの前記第２の選択壁厚に満たない、請求項１に記載の管遷移継手。
【請求項4】
前記管挿入セクションの前記第３の選択壁厚は、前記中間セクションの前記第２の選択壁厚に満たない、請求項１に記載の管遷移継手。
【請求項5】
前記ヘッダー挿入セクション、前記溶接エリア、及び前記中間セクションは、全て、同じ内径を有する、請求項１に記載の管遷移継手。
【請求項6】
前記ヘッダー挿入セクション、前記溶接エリア、前記中間セクション、及び前記管は、全て、同じ内径を有する、請求項５に記載の管遷移継手。
【請求項7】
前記管遷移部は、前記ヘッダー、前記管遷移部、及び前記管が隅肉溶接で一緒に溶接され得るように構成される、請求項１に記載の管遷移継手。
【請求項8】
前記中間セクションは曲がっている、請求項１に記載の管遷移継手。
【請求項9】
ヘッダー壁厚を有する熱交換器のヘッダー用の管遷移部であって、前記ヘッダーの前記壁の中に挿入するように構成されたヘッダー挿入セクションであって、第１の選択壁厚と、前記ヘッダーの前記壁厚以下である高さとを有する、ヘッダー挿入セクションと、
前記ヘッダー挿入セクションに隣接する先細り溶接エリアであって、前記管遷移部が前記ヘッダーに溶接された隅肉であり得るように構成される、先細り溶接エリアと、
前記溶接エリアに隣接する球状セクションであって、前記球状セクションは第２の選択壁厚を有し、前記球状セクションは、前記溶接エリアと、前記溶接エリアの反対側にある内向き先細り部とによって画定される、球状セクションと、
前記球状セクションに隣接する細長管セクションであって、前記細長管セクションは、前記ヘッダー挿入セクションと同じ壁厚を有する、細長管セクションと、
を含む、管遷移部。
【請求項10】
前記細長セクションは曲がっている、請求項９に記載の管遷移継手。
【請求項11】
熱交換器用のヘッダーセクションであって、ヘッダー壁厚を有する細長ヘッダーパイプと、
前記ヘッダーパイプの複数の開口と、
複数の管遷移部と、を含み、各管遷移部は、
前記ヘッダーパイプの前記開口のうちの１つの中に挿入するように構成されたヘッダー挿入セクションであって、第１の選択壁厚と、前記ヘッダーパイプの前記壁厚以下である高さとを有する、ヘッダー挿入セクションと、
前記ヘッダー挿入セクションに隣接する先細り溶接エリアであって、前記管遷移部が前記ヘッダーパイプに溶接された隅肉であり得るように構成される、先細り溶接エリアと、
前記溶接エリアに隣接する中間セクションであって、第２の選択壁厚を有する、中間セクションと、
前記中間セクションに隣接する管挿入セクションであって、第３の選択壁厚と、管を受けるための内部管座とを有する、管挿入セクションと、
前記中間セクションと前記管挿入セクションとの間の先細り内部エリアと、
を含む、ヘッダーセクション。
【請求項12】
前記ヘッダーパイプの複数の第２の開口と、複数の第２の管遷移部であって、前記第２の管遷移部のそれぞれは前記第１の管遷移部よりも短い、複数の第２の管遷移部と、
をさらに含む、請求項１１に記載のヘッダーセクション。
【請求項13】
前記第２の管遷移部は湾曲管を受けるように構成される、請求項１２に記載のヘッダーセクション。
【請求項14】
管遷移部アセンブリであって、管遷移継手であって、
第１の端と、
第２の端と、を含む、管遷移継手と、
管と、
スリーブであって、
第１のスリーブ端と、
第２のスリーブ端と、を含む、スリーブと、を含み、
前記第１のスリーブ端は、前記管遷移継手の前記第２の端の全体にわたって適合するように構成され、前記第２のスリーブ端は前記管の全体にわたって適合するように構成され、その結果、１つの連続接続部は、前記管遷移継手と前記管との間に作られ、
前記スリーブは、前記第１のスリーブ端から前記第２のスリーブ端まで連続直径を維持する、管遷移部アセンブリ。
【請求項15】
熱交換管を接続、修復、または交換するための方法であって、前記熱交換管を提供することと、
ヘッダー部を提供することと、
管遷移継手を提供することであって、
第１の端と、前記第１の端に反対側にある第２の端と、
本体と、
第１の壁厚と、
第２の壁厚と、を含み、
管座は前記本体に接続された表面に形成され、前記表面は、前記第１の壁厚から前記第２の壁厚までの先細り遷移部に隣接する、提供することと、
前記管遷移継手の前記第１の端を前記ヘッダー部に固定することと、
前記熱交換管を、前記管座に隣接する前記管遷移継手の前記第２の端と適合させることと、
を含む、方法。
【請求項16】
隅肉溶接で前記管遷移継手内の前記熱交換管を固定することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項17】
前記管遷移継手の前記第１の端を前記ヘッダー部に固定することは、単一の隅肉溶接を使用することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項18】
前記熱交換管は、スリーブを使用して前記管遷移継手の前記第２の端と適合する、請求項１５に記載の方法。
【請求項19】
前記スリーブは、前記熱交換管及び前記管遷移継手の両方に溶接される、請求項１８に記載の方法。
【請求項20】
自動軌道溶接機を使用することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項21】
熱交換器の管用のプラグアセンブリであって、管挿入部と、
前記管の外径にほぼ等しい外径を有する中間部と、
斜角部と、
前記管挿入部の反対側にある上端と、を含み、
前記管挿入部が前記管の内径に満たない直径を有するため、前記管挿入部は前記管の内側に適合でき、
前記中間部は、一端で前記管挿入部に隣接し、反対端で前記斜角部に隣接し、
前記プラグが前記管の中に挿入された後、前記斜角部は、隅肉溶接を使用して、前記プラグアセンブリを前記管に固定できるように構成され、
前記上端が密閉されるため、前記プラグアセンブリが前記管に溶接されると、前記プラグアセンブリに開口部がなくなる、プラグアセンブリ。
【国際調査報告】