JPH0361076B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は、例えば集塵装置、熱交換器などにお
けるセラミツク管と管板とのシール構造に関す
る。

「従来技術およびその問題点」 従来、金属管を使用した熱交換器などにおいて
は、管は管板に直接溶接されたり、あるいは拡管
によつて取付けられていた。したがつて、加熱流
体と被加熱流体との気密性は充分に保持されてい
た。しかしながら、例えば800℃以上の高温流体
の熱交換を金属管で行なうのは困難である。この
ような場合には、セラミツク管が利用されるが、
この場合、溶接や拡管による接続ができないのは
いうまでもない。また、セラミツク管の接続に際
しては、セラミツク管と金属製の管板あるいは缶
体との間に生じる熱膨張差や機械的衝撃を吸収す
る構造とすることが必要となる。このような事情
は、通気性の多孔質セラミツク管を利用した集塵
装置においても同様であつた。

特開昭60−62592号公報には、セラミツク管の
端部を凸形または凹形の球面状に形成し、管保持
部材に上記球面部が嵌合する凹形または凸形の球
面部を形成し、セラミツク管端部の球面部と管保
持部材の球面部とを突き合せて球面接合させたシ
ール構造が提案されている。このシール構造で
は、球面結合により良好なシール性が得られると
共に、セラミツク管と管保持部材との位置ずれを
ある程度吸収することができる。

しかしながら、上記のシール構造では、セラミ
ツク管の端部を球面状に形成するための加工が極
めて困難であり、また、セラミツク管が長尺な場
合にその中間部等において管板で支持させること
ができないという問題点があつた。また、同公報
には、セラミツク管の端部にエンドピースを取付
け、エンドピースを球面状にする態様も示されて
いるが、エンドピースを取付けるとセラミツク管
の流路がその部分で縮径されるという問題点があ
つた。

「発明の目的」 本発明の目的は、球面部を利用して管板の挿通
孔部分にセラミツク管を支持かつシールする構造
において、球面部の形成を容易とし、管の端部の
みならず、管の任意の中間部においても管板で支
持することができるようにしたセラミツク管と管
板とのシール構造を提供することにある。

「発明の構成」 本発明によるセラミツク管と管板とのシール構
造は、セラミツク管の外周に金属製の環状部材を
装着し、この環状部材の外周面の少なくとも一部
を球面状に形成し、管板の挿通孔内周に前記球面
部を上方から当接させたことを特徴とする。

このように、本発明では、セラミツク管とは別
体で形成できる金属製の環状部材をセラミツク管
に装着し、金属製の環状部材の外周面を球面状に
形成するようにしたので、セラミツク管を直接加
工するのに比べて球面部の形成が容易となる。ま
た、エンドピースを設けた場合のように、セラミ
ツク管の流路が縮径することはない。さらに、金
属製の環状部材は、管の長手方向のいずれの箇所
にも取付けられるので、セラミツク管の端部での
支持には勿論のこと、セラミツク管の中間部等に
おける支持も可能となる。

そして、セラミツク管に装着された金属製の環
状部材の球面部と管板の挿通孔内周とを上方から
当接させるので、セラミツク管と金属製の環状部
材の自重が加わつて線接触により接触面の面圧が
高くなり、良好なシール性が得られる。また、セ
ラミツク管と管板とが正確に垂直な角度で当接し
ていなくても、球面接合によりシール性が確保さ
れる。さらに、球面接合においては、球面に沿つ
た若干のずれが許容されるので、製作および組立
において格別の配慮が不要となる。

「発明の実施例」 第１図には、本発明の集塵装置に適用した実施
例が示されている。

缶体１４は、含塵ガス導入口１５、清掃ガス導
出口１６ａ，１６ｂ、ホツパ１７を備えている。
また、缶体１４の内部には、上下３段の管板１８
ａ，１８ｂ，１８ｃが所定間隔をおいて配設され
ている。各管板１８ａ，１８ｂ，１８ｃには、挿
通孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃが形成されている。
そして、これらの挿通孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃ
に、通気性多孔質の複数のセラミツク管１１が挿
通支持されている。この場合、セラミツク管１１
の上端部、中間部、下端部に、金属性の環状部材
１２ａ，１２ｂ，１２ｃが装着されており、この
金属性の環状部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃの外周
面が、管板１８ａ，１８ｂ，１８ｃの挿通孔１３
ａ，１３ｂ，１３ｃの内周にそれぞれ当接して支
持されている。

そして、本発明の特徴とする部分は、上記にお
いて、金属性の環状部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ
の外周面と、挿通孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃの内
周とのシール構造にある。そこで、下端部の金属
性の環状部材１２ｃと挿通孔１３ｃとのシール構
造について説明すると、第２図に示すように、セ
ラミツク管１１の下端部に接着剤等を介して金属
性の環状部材１２ｃが装着されており、金属性の
環状部材１２ｃの外周面はセラミツク管１１の軸
心ｌ上に中心Ｐを有する球面状に形成されてい
る。一方、管板１８ｃの挿通孔１３ｃ内周は下方
に向けて狭められたテーパ壁をなしている。そし
て、金属性の環状部材１２ｃの球面部が挿通孔１
３ｃの内周に線接触してシールがなされている。
なお、他の金属性の環状部材１２ａ，１２ｂにお
けるシール構造も上記と同様になつている。

上記の構成において、合塵ガスは、合塵ガス導
入口１５から導入され、各セラミツク管１１内を
流通し、セラミツク管１１の壁を通過し、その際
に粉塵を除去され清浄ガスとなり、清浄ガス導出
口１６ａ，１６ｂから外部に取出される。また、
除去された粉塵は、そのままセラミツク管１１の
内部を通り、ホツパ１７に集められて適当な時期
に外部に取出される。こうして、含塵ガスから粉
塵を除去して清浄ガスとすることができる。

そして、本発明においては、セラミツク管１１
の外周に装着された金属性の環状部材１２ａ，１
２ｂ，１２ｃの外周面が球面状とされ、この球面
部がテーパ壁をなす挿通孔１３ａ，１３ｂ，１３
ｃの内周に当接して支持されているので、当接部
が線接触となり、高い接触面圧が得られ、良好な
シール性が得られる。したがつて、管板１８ａ，
１８ｂ，１８ｃとセラミツク管１１との間のシー
ルが確実になされ、含塵ガスが清浄ガス側にリー
クすることを防止できる。また、金属性の環状部
材１２ａ，１２ｂ，１２ｃの球面部と、挿通孔１
３ａ，１３ｂ，１３ｃのテーパ壁との接合により
支持されているので、球面部に沿つて若干のずれ
が許容でき、例えばセラミツク管１１と管板１８
ａ，１８ｂ，１８ｃとが正確に垂直な角度で連結
されていなくても、シール性を確保できる。この
ことは、熱的衝撃、機械的衝撃によるずれが生じ
た場合にも同様である。

また、本発明では、セラミツク管１１の外周
に、外周面を球面状とした金属性の環状部材１２
ａ，１２ｂ，１２ｃを装着したので、セラミツク
管１１の端部を直接球面状に加工するのに比べて
加工が容易となる。さらに、エンドピースを設け
た場合のように、セラミツク管１１の内部流路を
縮径させることもない。加えて、金属性の環状部
材１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、セラミツク管１１
の長手方向に沿つたいずれの箇所にも装着可能で
あり、セラミツク管１１を複数箇所で支持するこ
とができる。

一方、管板１８ａ，１８ｂ，１８ｃの挿通孔１
３ａ，１３ｂ，１３ｃは、上記実施例では直接管
板に形成された状態となつているが、テーパ内壁
を有する凹形環状部材を管板の挿通孔に取付けて
形成してもよい。

金属性の環状部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃの材
質と、挿通孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃの内周の材
質との選択に際し、両者は同じ硬度を有するもの
か、あるいは挿通孔内周の方が硬い硬度を有する
ものとすることが好ましい。金属性の環状部材１
２ａ，１２ｂ，１２ｃはセラミツク管１１に取付
けられているので、その交換が比較的容易である
のに対して、挿通孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃは管
板１８ａ，１８ｂ，１８ｃに形成されているの
で、その交換あるいは修理が頻繁に行なえないと
いう事情があるからである。したがつて、両者の
組合せにおいては、挿通孔内周にのみ熱処理を施
すことが好ましい。

また、金属性の環状部材１２ａ，１２ｂ，１２
ｃの球面部と、挿通孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃの
テーパ壁との接触部表面は、それぞれ精密加工す
ることが好ましく、それによつてシール性をより
向上させることができる。

ところで、上記実施例では、金属性の環状部材
１２ａ，１２ｂ，１２ｃの球面部に、挿通孔１３
ａ，１３ｂ，１３ｃのテーパ壁が当接する構造と
なつているが、挿通孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃの
内周形状は、回転対称の形状であれば、種々の形
状が採用可能である。セラミツク管１１の下端部
のシール構造について説明すると、例えば第３図
に示すように、挿通孔１３ｃの内周を凹形球面状
としてもよい。この場合、金属性の環状部材１２
ｃの球面の半径をＲ１、挿通孔１３ｃの凹形球面
の半径をＲ２としたとき、Ｒ１＜Ｒ２とすること
が必要である。また、第４図に示すように、挿通
孔１３ｃをベルマウス状（ベルの開口形状）とす
ることもできる。これらいずれの場合において
も、金属性の環状部材１２ｃの外周と、挿通孔１
３ｃの内周とが線接触し、良好なシール性が得ら
れる。

第２図のシール構造において、金属性の環状部
材１２ｃの球面部の半径を250mmとし、挿通孔１
３ｃのテーパリングの傾きθ＝80°とする。また、
第３図のシール構造において、Ｒ１＜Ｒ２＝250
mmとする。さらに、第４図のシール構造におい
て、金属性の環状部材１２ｃの半径Ｒ１を250mm、
挿通孔１３ｃの内壁の半径Ｒ３を150mmとする。
そして、各シール部に30Kgの力が加わるように調
整し、それらのシール性能を測定したところ、粒
形0.3μｍの粒子のリーク率がいずれも０％という
結果が得られた。なお、シール部品は全て金属で
いずれも表面に精密加工を施した結果である。

上記実施例においては、金属性の環状部材１２
ａ，１２ｂ，１２ｃがセラミツク管１１に直接固
着された構造をなしているが、この場合の固着方
法としては、接着剤によつて固着する方法が採用
できる。また、接着剤の代りに加熱膨張性マツト
を用いることもできる。すなわち、セラミツク管
１１と金属性の環状部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃ
との間に加熱膨張性マツトを介在させ、その熱膨
張によりセラミツク管１１を把持させて固着する
方法である。なお、加熱膨張性マツトとは、バー
ミキユライト、パーライトなどの加熱膨張材と、
アルミナ、シリカなどを主成分とするセラミツク
フアイバーとを有機結合剤にて結合させてマツト
状に形成してなるもので、ある程度加熱されると
厚さ方向に例えば1.5〜３倍程度に膨張し、その
後昇降温を繰返しても膨張状態を維持する特性を
有する。

さらに、セラミツク管１１への金属性の環状部
材１２ａ，１２ｂ，１２ｃの装着構造としては、
例えば第５図に示すような構造も採用できる。な
お、第５図はセラミツク管１１の中間部における
シール構造に適用したものである。すなわち、セ
ラミツク管１１の外周に接着剤１９を介してセラ
ミツク製のフランジ２０が固着されている。そし
て、金属性の環状部材１２ｂと押えリング２１と
が、フランジ２０を挟むように装着され、ボルト
２２によつて締付け固定されている。環状部材１
２ｂと押えリング２１とはいずれも金属からなつ
ている。環状部材１２ｂの外周は、セラミツク管
１１の軸心ｌ上の点Ｐを中心とする球面状に形成
されている。この装着構造によれば、ボルト２２
の着脱によつて、環状部材１２ｂを容易に交換で
きる利点がある。

金属性の環状部材１２ａ，１２ｂ，１２ｃと挿
通孔１３ａ，１３ｂ，１３ｃとの間に作用させる
押圧力は、接触面に精密加工が施されている場合
は、セラミツク管１１の重量（例えば直径250mm
〜300mmの管の場合10〜20Kgｆ）と金属製の環状
部材の重量の和の程度で充分であるが、数Kgｆ／
cm²以上の高圧をシールするような場合や、数千mm
Aq程度の差圧下でもリークが絶対に許容されな
い場合は、金属性の環状部材１２ａ，１２ｂ，１
２ｃの球面部に下向きの力を付加すればよい。そ
の場合、重鎖を付加してもよいが、第６図に示す
ような構造とすることも可能である。

すなわち、第６図に示すシール構造では、セラ
ミツク管１１ａ，１１ｂが上下に配置され、それ
らの上下端部を管板１８ａ，１８ｂで支持されて
いる。セラミツク管１１ａ，１１ｂの下端部に
は、金属性の環状部材１２ａ，１２ｂが装着され
ている。金属性の環状部材１２ａ，１２ｂの外周
面は、前述と同様な球面状とされている。そし
て、管板１８ａ，１８ｂの挿通孔１３ａ，１３ｂ
の内周はテーパ壁となつており、これに上記環状
部材１２ａ，１２ｂの外周面が当接してシールが
なされている。セラミツク管１１ｂの上端部には
金属製のベローズ２４が取付けられており、この
ベローズ２４は上方に位置するセラミツク管１１
ａの金属性の環状部材１２ａに接続されている。
したがつて、セラミツク管１１ａと１１ｂとはベ
ローズ２４を介して連通している。この場合、ベ
ローズ２４は、圧縮された状態にあり、その弾性
力を下方のセラミツク管１１ｂに与えている。

上記のシール構造では、ベローズ２４の弾性力
が下方のセラミツク管１１ｂに作用し、それによ
つて金属性の環状部材１２ｂが挿通孔１３ｂによ
り強く押圧されるようになつている。したがつ
て、より良好なシール性を得ることができる。ま
た、セラミツク管１１ｂと管板１８ａ，１８ｂと
の間に生じる熱膨張差による軸方向変位等をベロ
ーズ２４が吸収するので、セラミツク管１１ｂへ
の応力集中を避けて破損を防止することができ
る。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明によれば、セラミ
ツク管金属性の環状部材を装着し、金属性の環状
部材の外周面を球面状に形成するようにしたの
で、セラミツク管を直接加工するのに比べて球面
部の形成が容易となる。また、エンドピースを設
けた場合のように、セラミツク管の流路が縮径す
ることはない。さらに、金属性の環状部材は、セ
ラミツク管の長手方向のいずれの箇所にも取付け
られるので、セラミツク管の中間部等における支
持も可能となる。そして、セラミツク管に装着さ
れた金属性の環状部材の球面部と管板の挿通孔内
周とを線接触により当接させるので、接触面の面
圧が高くなり、良好なシール性が得られる。ま
た、セラミツク管と管板とが正確に垂直な角度で
当接していなくても、球面接合によりシール性が
確保される。さらに、球面接合においては、球面
に沿つた若干のずれが許容されるので、製作およ
び組立が容易になる。さらにまた、シール部に有
機ゴムやガスケツトを必要としないので、シール
部を冷却するための冷却構造を省略することがで
き、構造を簡略化すると共に、熱損失を低減させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシール構造を集塵装置に
適用した実施例を示す断面図、第２図は同シール
構造の要部断面図、第３図は本発明によるシール
構造の他の実施例を示す要部断面図、第４図は本
発明によるシール構造のさらに他の実施例を示す
要部断面図、第５図は上記各実施例における金属
性の環状部材の装着構造の他の例を示す要部断面
図、第６図は本発明によるシール構造のさらにま
た他の実施例を示す断面図である。 図中、１１，１１ａ，１１ｂはセラミツク管、
１２ａ，１２ｂ，１２ｃは金属性の環状部材、１
３ａ，１３ｂ，１３ｃは挿通孔、１８ａ，１８
ｂ，１８ｃは管板である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ セラミツク管の外周に金属製の環状部材を装
   着し、この環状部材の外周面の少なくとも一部を
   球面状に形成し、管板の挿通孔内周に上方から前
   記球面部を線接触で当接させたことを特徴とする
   セラミツク管と管板とのシール構造。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記管板の
   挿通孔内周がテーパ壁となつているセラミツク管
   と管板とのシール構造。 ３ 特許請求の範囲第１項において、前記管板の
   挿通孔内周が前記球面部より大きい半径を有する
   球面状になつているセラミツク管と管板とのシー
   ル構造。 ４ 特許請求の範囲第１項において、前記管板の
   挿通孔内周がベルマウス状になつているセラミツ
   ク管と管板とのシール構造。