WO2000077467A1

WO2000077467A1 - Through-hole sealing device

Info

Publication number: WO2000077467A1
Application number: PCT/JP1999/003167
Authority: WO
Inventors: Mitsuharu Kishimoto; Kenichi Yajima; Yukihiko Koza; Hiroki Nomoto
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2000-12-21
Anticipated expiration: 2001-12-14
Also published as: AU4166499A; CA2374750A1; EP1231445A4; KR20000049110A; KR100456741B1; BR9917394A; EP1231445A1; AU763375B2

Description

明細書貫通孔のシール装置〔技術分野〕

本発明は壁を貫通する軸の周囲を、壁と軸の間の相対的な運動を許容しながら気密に封止する貫通孔のシール装置に関する。

〔背景技術〕

従来から、軸が壁を貫通する部分で、軸が軸線方向あるいは軸線まわりに運動する場合の気密封止には、第 8図に示すようなシール装置が用いられている。第 8図（ 1 ) は、軸 1が壁 2 に設けられる貫通孔 3を貫通する部分を、貫通孔 3の内部に保持ざれるチューブ 4を軸 1 の外周面に摺接させて封止する。チユーブ 4内には気体や液体などの流体を封入させ、その圧力でチューブ 4の内周側を軸 1 の外周面に押付ける。第 8図（ 2 ) は、グランドパッキン方式シール装置を示す。軸 1は、ホルダ 5によつて保持されるグランドパッキン 6によって外囲される。グランドパッキン 6は、グランド 7をボルト 8によって、軸 1 の軸線方向に締付けて圧縮することによって、半径方向への押付け力を生じ、軸 1 の外周面に対して緊密に接触する。

第 9図は、先行技術で開示されているシール装置の例を示す。第 9図（ 1 ) は、特開平 1 一 1 7 2 5 0 6 (特許第 2 6 2 8 1 7 2号）で開示されている多層カーボンリング方式を示す。この先行技術では、ランス 1 0を金属溶融炉の炉壁 1 1 に挿入する部分に、多層のカーボンリング 1 2を用いてランス孔 1 3 とランス 1 0との間に生じる隙間のシールを行っている。転炉などの金属溶融炉では、精鍊用の酸素または各種の粉体原料を吹込むために、パイプ状のランス 1 0を炉内に挿入し、軸線に沿つて炉から引抜く操作を繰返して行う必要がある。また金属溶融炉では、炉内の雰囲気は高温でかつ大気圧とは異なる圧力を有する。ランス 1 0のシール装置は、高温に耐えかつ炉内の雰囲気が周囲の大気中に漏洩しないように気密に封止し、かつランス 1 0の軸線方向の移動が可能である必要がある。カーボンリング 1 2は、その内周面がランス 1 0の外周面に摺接可能であり、円周方向に複数個のセグメントに分割される。分割されたセグメントは、弹性リング部材を用いてリング状に保持され、拡縮自在でかつ半径方向の内方に付勢される。カーボンリング 1 2は、耐熱性および耐摩耗性を具備する焼結黒鉛などで形成される。

第 9図（ 2 ) は、特開昭 6 0— 1 8 7 6 1 2 (特公昭 6 2— 2 0 2 5 7 ) で開示されているランスホールコーン方式を示す。炉壁 1 1 に形成されるランス孔 1 3の上部にランスコーン 1 4 が載置され、ランスコーン 1 4内に形成されるラビリンス 1 5 でランス 1 0の周囲のシールを行っている。

近年、開発が進められている鉄の溶融還元プラントなどにおいては、炉内に酸素を吹込むためにパイプ状のランスが設けられる。このランスは、炉の煙道壁に設けられる孔を貫通して炉内に挿入される。煙道内には、ダストを含む高温で高圧のガスが流れているために、ランスが貫通する孔には外部の大気側と遮断するシール装置が必要である。

第 8図（ 1 ) に示すような単にゴム製のチューブ 4のみで軸 1 としてのランスをシールするような構成では、次のような欠点、力 Sめる。

①チューブ 4を軸 1に押付けたまま軸 1 を動かすと、チューブ 4の一部が軸 1 に引きずられて、軸 1 と壁 2 との間の隙間に入込み、チューブ 4が損傷する。

②一般に、軸 1 の表面は滑らかではないため、チューブ 4が軸 1に押付けられたまま軸 1 を動かすと、軸 1 と接触するチューブ 4の表面が部分的に損耗する。

③壁が外気に対して隔てようとしているプロセス流体の温度や、軸 1がパイプであって、内部を通過する流体の温度が高い場合に、熱によってチューブ 4が損傷する。

④劣化等によってチューブ 4か破れた場合、シールが完全に破綻し、プロセス流体が外部に吹出る等の状態になる可能性がある。

第 8図（ 2 ) に示すグランドパッキン方式は、次のような欠点、カある。

①締付けによつて完全なシールを行うことができるけれども、締付力の調整ができないため、軸 1の移動に過大の力を要する。特に軸 1の径が数百 m mという大きい値になると、移動が困難になる。また、軸線方向の長さが長くなると、半径方向への押付け力にばらつきが生じやすくなる。

②グランドパッキン 6の内側に油滑油を塗布すると、軸 1の移動がやや容易になるけれども、軸 1 に付着した潤滑油が高温のプロセスガスに触れて炭化し、軸 1に固着するという不都合を生じる。

第 9図（ 1 ) や第 9図（ 2 ) に示すシール方式は、次のような欠点がある。

①これらの方式は、基本的にはラビリンス方式であり、完全な気密封止は不可能である。したがって、プロセス流体の漏洩量が大きく、溶融還元プラントで必要となる高圧プロセス流体には対応が不可能である。

②溶融還元プロセスなどの内部ガスの吹出しを防止するために、窒素などをシール用ガスとしてシール部分に吹込む場合には、窒素消費量が大きく、かつ多量の窒素が大気中に吹出すため、雰囲気が酸欠になるおそれがある。

本発明の目的は、炉内ガスなどのプロセス流体の圧力と大気との圧力差が大きくなつても、シールを良好に行うことができ、シール用の窒素ガスなどの消費量を低減させることができる貫通孔のシール装置を提供することである。

〔発明の開示〕

本発明は、大気圧と異なる圧力のプロセス流体が保持される壁の貫通孔に挿通され、該壁に対して相対的に変位する軸の周囲を、貫通孔内で気密に封止する貫通孔のシール装置において、該軸の外周面と、該貫通孔の内周面との間には隙間が設けられており、

該軸の外周面を覆うパツキン材と、

該パツキン材の外周面と該貫通孔の内周面との間に挿入され、可撓性を有して該軸の軸線まわりに卷付けられるチューブと、該軸の軸線に関し、該パツキン材および該チューブを該貫通孔内に保持する保持手段と、

該チューブ内に流体を充満させ、該流体の圧力を調整可能な調整手段とを含むことを特徴とする貫通孔のシール装置である。

本発明に従えば、簡単な構造で、圧力差が大きい場合であつても貫通孔に挿通される軸の周囲を気密に封止し、しかも軸の移動を容易に行うような調整も可能にすることができる。

すなわち、貫通孔内で貫通孔の内周面と軸の外周面との間に、軸の外周面を覆うパツキン材と、パツキン材の外周面と貫通孔の内周面との間に挿入されるチューブと、パツキン材およびチユーブを貫通孔内に保持する保持手段とが設けられる。チューブ内には、調整手段によって流体が充満され、流体の圧力が調整される。チューブの圧力によって、パツキン材が軸の外周面に押付けられ、貫通孔が設けられる壁に対して軸の相対的な変位を許容しながら、軸の周囲を気密に封止することができる。調整手段によってチューブ内の流体の圧力を調整すれば、軸の外周面とパツキン材の内周面との摺接状態を調整し、軸の移動に対する負荷を小さくした状態で充分なシールが可能なように調整することができる。したがって構造が簡単であり、保守が容易で設備費を安価にすることができる。しかも、高圧のプロセス流体に対してもシール性が高く、シール用のガスを吹込む場合であっても、その消費量を大幅に低減することが可能である。チューブ内の流体圧を低下させて適切に調整すれば、軸の移動が容易であり、かつ移動中でもシール性を大幅に低下しないようにすることができる。チューブ内の流体圧を上昇させれば、容易に気密性を向上させることができる。また、チューブが破損するようなことがあっても、チューブ内の流体はパツキン材を軸 1の外周面に押付けるように作用するので、プロセス流体の漏れを防ぐことができる。チューブは、直接軸の外周面に接触しないで、パツキン材が軸の外周面に接触しているので、チューブの嚙込みや摩耗等による損耗を防ぐことができる。チユーブが直接軸やプロセス流体に接触しないので、チューブの耐久性を向上させることができる。またチューブ内の流体の圧力を調整することによって、パツキン材による軸の締付け力を変えることができる。すなわちシール効果を、プロセス流体の漏れなどの検知によって判定して、締付け力を増加したり、逆に軸が動きにくい場合には圧力を下げたりすることができる。また本発明は、前記パツキン材の外周面と前記チューブの内周面との間に、径の変化が可能な、環状の押金を備えることを特徴とする。

本発明に従えば、押金を利用してチューブによるパッキン材の押圧を均等に行わせ、不均一な押圧によって軸の相対的な移動を困難にし、かつ気密封止性を損なうことを防ぐことができる。すなわち、パツキン材の外周面とチューブの内周面との間に、径の変化が可能な環状の押金を備えるので、チューブの圧力を均等にパッキン材に伝え、パツキン材を均等に軸の外周面に押付けることが可能になる。

また本発明は、前記軸の軸線方向に隣接して、該軸の外周面上の汚れを除去する清掃手段を備えることを特徴とする。

本発明に従えば、清掃手段によって軸の外周面の汚れが除去されるので、軸の外周面に付着した汚れによつて気密性が損なわれることはなく、良好な封止状態を維持することができる。すなわち、清掃手段として、たとえばワイヤブラシゃスクレーパなどを付設することによって、軸の外周面に付着したダスト等を除去することが可能になる。

また本発明は、前記保持手段よりも前記プロセス流体側から、または前記保持手段によって保持される前記パツキン材内部から、前記軸に向かって該プロセス流体とは異なる流体を、該プロセス流体よりも高い圧力で、かつ流量が調整可能なように吹込む気体吹込み手段を備えることを特徴とする。

本発明に従えば、気体吹込み手段によって吹込まれる気体をシールガスとしてプロセスガスと大気との間を有効に遮断することができる。パツキン材による軸の外周面への接触状態をチユーブの圧力調整によって容易に行うことができるので、シールガスの流量も低減し、少ないシールガスの流量で有効な遮断を行うことができる。すなわち、保持手段よりもプロセス流体側または保持手段によって保持されるパツキン材内部から、軸に向かってプロセス流体と異なる気体を、プロセス流体よりも高い圧力でかつ流体が調整可能なように吹込むので、プロセス流体の外部への漏洩を充分に防止することができる。軸の外周面とパッキン材の内周面との間は、チューブの圧力によって充分に気密に封止されるので、気体吹込み手段によって吹込まれるシール用の流体の量も少なくすることができる。

また本発明は、前記チューブには、前記調整手段から供給される流体の供給口と、該チューブ内の流体を排出させる排出口とが設けられ、

前記調整手段は、該供給口から該チューブ内へ流体を供給しながら、該排出口から該チューブ内の流体を抜取ることが可能であることを特徴とする。

本発明に従えば、チューブ内に流体を供給しながらチューブ内の流体の排出が可能となるので、流体によってチューブ内を冷却し、耐熱性を向上させることができる。すなわち、調整手段からチューブに流体を供給するための供給口と、流体を排出させるための排出口とが設けられて、調整手段は供給口からチユーブ内へ流体を供給しながら排出口からチューブ内の流体を抜取ることが可能であるので、流体でチューブ内を冷却することも可能となる。これによつて、チューブの温度を所定値以下に保つことができ、高溢のプロセスガスが使用されるような設備に対しても充分に適用することが可能となる。

また本発明は、前記保持手段を、前記軸に間隔をあけて連結する索具が設けられ、

該軸を前記貫通孔から引抜く場合に、該保持手段と前記パッキン材および前記チューブも、該索具による連係状態で該貫通孔から取外し可能であることを特徴とする。

本発明に従えば、軸を貫通孔から引抜く際に貫通孔内でのシールに必要なパツキン材およびチューブと保持手段とを連係して移動させることができるので、軸の引抜きに要する移動量が小さくなり、かつ引抜いた後の軸とそのシール装置との組合わせをそのまま維持して、再び軸を貫通孔に挿入する際に、軸に対する気密封止を継続させることができる。すなわち、軸を貫通孔から引抜く際に、保持手段によって保持されるパツキン材およびチューブも索具によつて連結されているので、軸をある程度引抜けば、その後は連係して貫通孔から取外し可能となり、軸の引抜きに要する移動量を少なくすることができる。たとえは軸を鉛直方向に引抜く場合に、軸を持ち上げる高さがシール装置の長さ分だけ低くなるので、昇降装置やそれを支える建屋等の高さを低くすることができる。また、索具の長さを調整し、軸を貫通孔から引抜いた状態でも軸の周囲にパツキン材およびチューブが保持されるようにすれば、軸を再び貫通孔に挿入する際に、改めて軸の周囲の封止のためにパツキン材ゃチューブおよび保持手段を装着する手間を省くことができる。

また本発明で前記軸は、前記壁のプロセス流体側に付設される締切弁を、該締切弁が全開状態であるときに挿通して使用され、

該締切弁から引抜いて、該締切弁を全閉状態とすることによつて、該プロセス流体の漏洩なしに該軸の交換が可能であることを特徴とする。

本発明に従えば、締切弁を設けてあるので、軸を交換する際に設備の稼働を続けながら行うことができる。すなわち、壁のプロセス流体側に締切弁を付設しておく。締切弁を全閉状態とすれは、プロセス流体の漏洩なしに軸の交換を行うことができるので、プロセスの稼動中であっても軸の交換が可能となる。また本発明で前記壁は溶融金属炉の外壁であり、前記軸はランスとして使用されるパイプであることを特徴とする。

本発明に従えば、溶融金属炉に挿入するランスの挿入孔の部分の気密封止を簡単な構造でかつ吹込みシールガス量の大幅な低減を可能にすることができる。シール装置の保守が容易で設備費が安価になるので、溶融金属炉のメンテナンスに要する費用を低減し、生産性を向上させることができる。すなわち、溶融金属炉に設けられるランス挿入孔の気密封止を、簡単な構造で、かつ大きな圧力差にも耐え、シールガス量の低減も可能なように封止することができる。

また本発明は、前記チューブがリング状ではなく、円周方向に分割された複数のチューブからなり、それらをリング状に配列したことを特徴とする。

本発明に従えは、チューブが円周方向に複数個に分割されているので、大口径の軸のシールを安価に実現され、維持費も安くすることができる。すなわち、前記チューブがリング状ではなく、円周方向に分割された複数のチューブからなり、それらをリング状に配列できるため、大口径の軸のシールが安価に実現可能となり、また万一チューブが破損しても破損した分割されたチューブのみ交換すればよいため維持費が安い。

〔図面の簡単な説明〕

第 1図は、本発明の実施の一形態の概略的な構成を示す断面図である。

第 2図は、第 1図の実施形態で締付けガスを供給するための構成を示す部分的な断面図である。

第 3図は、第 1図の実施形態の押金 3 0の構成を示す斜視図である。第 4図は、本発明の実施の他の形態のシール装置 4 0の概略的な構成を示す断面図である。

第 5図は、本発明の実施のさらに他の形態としての調整装置 5 0の概略的な構成を示すブロック図である。

第 6図は、本発明の実施のさらに他の形態の概略的な構成を示す断面図である。

第 7図は、本発明の実施のさらに他の形態の概略的な構成を示す断面図である。

第 8図は、従来からのシール装置の概略的な構成を示す断面図である。

第 9図は、先行技術で開示されているシール装置の例を示す断面図である。

〔発明を実施するための最良の形態〕

第 1図は、本発明の実施の一形態としてのシール装置 2 0 の概略的な構成を示す。パイプ 2 1は、プロセス設備の壁面 2 2に設けられるパイプ貫通座 2 3を貫通する。壁面 2 2の外部側に、パイプ 2 1の軸線に沿って複数のチューブ 2 4が配置される。チューブ 2 4は、外筒 2 5の内周側に配置される。チューブ 2 4 とパイプ 2 1 との間には、グランドパッキン 2 6が配置される。外筒 2 5には、パイプ 2 1の軸線方向両端側にフランジが設けられ、壁面 2 2 と対向する側にはパッキン押さえ 2 7が装着される。外筒 2 5のフランジとパッキン押さえ 2 7および壁面 2 2 との間は、ボルト 2 8 とナット 2 9 とを用いて締結する。チューブ 2 4はゴム材料製であり、内部に流体を充満させると、その圧力で膨張する。グランドパッキン 2 6は、従来からのグランドパッキンと基本的に同等である。外筒 2 5、パッキン押さえ 2 7、リングスぺーサ 3 2は、鉄などの金属製である。

本実施形態では、チューブ 2 4 とグランドパッキン 2 6 との間に、押金 3 0が配置される。押金 3 0は、半径方向に拡縮可能であり、チューブ 2 4を膨張させるときの押圧力をグランドパッキン 2 6の外周面に均等に伝達させる作用を有する。チューブ 2 4を膨張させるために、チューブ 2 4内には締付けガス出入口 3 1 を介して締付けガスが供給される。複数のチューブ 2 4およびグランドパッキン 2 6は、パイプ 2 1 の軸線方向に間隔をあけて配置され、その間隔はリングスぺーサ 3 2によつて維持される。外筒 2 5は、ボルト 2 8およびナット 2 9によつてプロセス設備の壁面 2 2に取付けられるので、パイプ貫通座 2 3 とともにパイプ 2 1が挿通する貫通孔を形成する。この気密性を維持するため、外筒 2 5のフランジと、パッキン押さえ 2 7および壁面 2 2 との接合部には、ガスケット 3 3が介在される。

第 2図は、第 1図に締付けガス出入口 3 1に締付けガスを供給してチューブ 2 4内の圧力を調整するための構成を示す。締付けガス出入口 3 1には、管路 3 4を介して締付けガスが供給される。空気や窒素などの締付けガスの供給は、供給バルブ 3 5が開の状態で行われる。管路 3 4には、排出バルブ 3 6も接続され、排出バルブ 3 6を開の状態とすると、管路 3 4から締付けガスを大気中に放散させることができる。供給バルブ 3 5 および排出バルブ 3 6の開度は、圧力調節計 3 7の出力によつて制御され、チューブ 2 4内の圧力が一定になるように調整される。圧力調節計 3 7の設定を変更し、チューブ 2 4内の圧力を変化させれば、グランドパッキン 2 6が第 1図のパイプ 2 1 の外周面に摺接する圧力を調整することができる。

第 3図は、第 1図に示す押金 3 0の構成を示す。押金 3 0は、全体としてはリング状であり、円周方向に複数個のセグメント

3 8に分割されている。各セグメント 3 8は、その外周面に形成される溝内に嵌入するコイルばね 3 9によって、リング状の状態が保持され、半径方向の内外に変位して全体としての拡縮が可能である。各セグメント 3 8が金属であることを除いて、このような押金 3 0の構造は、特開平 1 一 1 7 2 5 0 6 (特許第 2 6 2 8 1 7 2号）の第 3図および第 4図に記載されている構成と同等である。

第 4図は、本発明の実施の他の形態のシール装置 4 0の構成を示す。本実施形態では、第 1図の実施形態と基本的に同等のシール装置と、パイプ 2 1の表面の付着物を搔き取るためのスクレーパ 4 9およびパイプ 2 1の表面を清浄にするためのワイャブラシ 4 8が設けられている。シール装置の中間部には、ージ用窒素ガス入口 4 1が設けられる。壁面 2 2内のプロセス流体よりも一定値高い圧力、たとえばプロセス流体圧力 + 1 kg f / cm ² に保ち、パイプ 2 1 と当てものであるグランドパツキン 2 6 との間の微小な隙間から、局部的に内部へ少量の窒素ガスが侵入したり、侵入する用意があるようになつている。

なおパイプ 2 1 を軸線方向に移動させる際には、グランドパッキン 2 6 とパイプ 2 1 との間の締付け力を緩めるために、チユーブ 2 4内の圧力を減少させる。このときグランドパッキン 2 6 とパイプ 2 1 との間の隙間が大きくなつて、パージ用窒素ガス入口 4 1から供給される窒素ガスが大きくなった隙間にやや多く入込むようになる。入込む窒素ガスの一部はプロセス流体中に入り、残りの窒素ガスはシール装置 4 0の外部へ出る。これによつて、プロセス流体が大きくなった隙間を通して外部に流出することを防止することができ、またプロセス流体がチユーブ 2 6に触れることも防止することができる。プロセス流体が高温であっても、チューブ 2 4には触れないので、チューブ 2 4はプロセス流体による損傷を受けない。なおパイプ 2 1 を移動する際にも、パイプ 2 1 とグランドパッキン 2 6 とは接触しているので、パージ用窒素ガスの消費量は、従来の方法に比較してはるかに少なくなる。

プロセス流体が高温であったり、ダストを含んでいたり、あるいはシール装置にとつて有害な成分を含んでいる場合は、プロセス流体をシール装置から隔てる必要がある。そのためシール装置の壁面 2 2寄りの端部にもパージ用窒素ガス入口 4 2を設け、パージ用の窒素ガスを吹込む。吹込む量については、流量が一定となるような制御を行ってもよいし、間欠的に吹込むような制御を行ってもよレ、。

シール装置の中間のパージ用窒素ガス入口 4 1から吹込まれる窒素ガスについて、多段となっている全てのチューブ 2 4の外まわりの圧力を均一にするため、リングスぺーサ 4 3には均圧孔 4 4が設けられ、各リングスぺーサ 4 3で区切られる空間を連通させる。本実施形態の外筒 4 5は、清掃装置 4 6を介して壁面 2 2に装着される。

清掃装置 4 6では、ホルダ 4 7でワイヤブラシ 4 8およびスクレーバ 4 9を保持している。スクレーバ 4 9は、パイプ 2 1 の表面の付着物を搔き取るために設けられる。さらにパイプ 2 1の表面を清浄にするためにワイヤブラシ 4 8が設けられる。パイプ 2 1力 S、溶融金属炉内に挿入されるランスなどであるときには、その表面にはダストが付着したり、溶融している金属ゃスラグが付着して凝固していたりする。パイプ 2 1 の表面に付着物がある状態でグランドパッキン 2 6に接触すると、ダランドパッキン 2 6に付着物が固着し、グランドパッキン 2 6の柔軟性が損なわれたり、隙間に固着物が介在することで、隙間を大きくして気密性を低下させたりする。パージ用窒素ガス入口 4 2から吹込む窒素ガスは、スクレーパ 4 9やワイヤブラシ

4 8で除去される付着物を装置内部に吹飛ばす作用も行う。

第 5図は、本発明の実施のさらに他の形態として調整装置 5 0を用いて、チューブ 2 4内に締付け流体を供給しながらチューブ 2 4内の流体を抜出す構成を示す。チューブ 2 4には、締付け流体供給口 5 1および締付け流体出口 5 2が設けられる。締付け流体供給口 5 1 には、供給管路 5 3を介して圧力制御弁

5 4によって圧力が制御される締付け流体が供給される。締付け流体出口 5 2からは、排出管路 5 5を介して^量制御弁 5 6 によって流量が制御されて締付け流体の抜出しが行われる。圧力制御弁 5 4および流量制御弁 5 6は、供給管路 5 3および排出管路 5 5の圧力および流量をそれぞれ検出して調整する圧力調節計 5 7および流量調節計 5 8によって制御される。

圧力調節計 5 7は、締付け流量供給口 5 1 の圧力が適正値となるようにして、当てものであるグランドパッキン 2 6によるパイプ 2 1 の締付け力を制御する。流量調節計 5 8は、一定量の締付け流体を抜取るように調整する。ただし、締付け流体供給口 5 1側の圧力が制御目標の圧力よりも大きくなつてしまう場合は、圧力調節計 5 7から流量調節計 5 8に指令を与え、締付け流体出口 5 2からの流体の抜出し流量が自動的に増加するようにカスケード的な制御が行われる。また、締付け流体供給口 5 1側の圧力設定値は、調整装置 5 0の外部からリモート制御される。たとえば、パイプ 2 1 を動かす場合には 4 kg f Z cm ² · G、パイプ 2 1 を停止する際には 6 kg f ノ cm ² * Gに遠隔的に設定される。

本実施形態では、チューブ 2 4内の締付け流体は、常時置換されるため、チューブ 2 4が高温になることはない。たとえばパイプ 2 1内に高温の流体が流通しているような場合や、プロセス流体の温度が高い場合に、シール装置全体の温度が徐々に高まるので、本実施形態のような制御を行わないと、チューブ 2 4の温度が高まり、やがてチューブ 2 4の耐熱温度を超えてしまい、チューブ 2 4が急速に劣化するおそれがある。チューブ 2 4は、弾性変形可能なゴムなどの材料で形成され、材料自体の耐熱性はあまり大きくすることができない。なお、締付け流体は窒素のような気体でも水のような流体でもよい。第 5図では、当てものであるグランドパッキン 2 6が 2段で、単一のチューブ 2 4で押圧するようにしているけれども、第 1図や第 4図に示すような多段式のチューブ 2 4は、供給管路 5 3および排出管路 5 5を設け、各段のチューブ 2 4には絞り部を設ける分岐管で各段に締付け流体が均等に分配されるようにすることができる。

第 6図は、本発明の実施のさらに他の形態として、たとえば第 1図と同様なシール装置 2 0を、パイプ 2 1 に対し、鎖などの索具 6 0で連結し、パイプ 2 1 を壁面 2 2 のパイプ貫通座 2 3から引抜くときに、シール装置 2 0も連係して引抜きが可能な構成を示す。シール装置 2 0を壁面 2 2に装着した状態のままパイプ 2 1 を引抜こうとすると、パイプ 2 1の長さ L 1 を壁面 2 2から引出した上に、さらにシール装置 2 0の長さ L 2分を引抜く必要がある。本実施形態のように、索具 6 0でシール装置 2 0 とパイプ 2 1 とを連係させれば、パイプ 2 1 を L 1分だけ壁面 2 2から引抜けば、パイプ 2 1 を設備から除去することができる。

特に、パイプ 2 1の上下方向の引抜きが必要である場合は、シール装置 2 0の高さ L 2だけパイプ 2 1 を引抜く昇降装置のストロークを短くすることができ、あるいは設備を収納する建屋の高さを減少させることができる。索具 6 0は、パイプ 2 1 がランスなどとして操業している間にも常に装着したままでおくことも可能である。ただしその場合のパイプ 2 1の移動可能長さは、索具 6 0の長さの範囲内に限定される。索具 6 0を除去すれば、このような移動可能長さの制限はなくなり、パイプ 2 1を軸線方向に大きく変位させることができる。本実施形態のように、索具 6 0でパイプ 2 1 とシール装置 2 0とを連係させておけば、新たにパイプ 2 1 を壁面 2 2に装着するときに、シール装置 2 0内にパイプ 2 1 を改めて挿通させる必要はなく、隙間の調整なども簡略化して行うことが可能となる。

第 7図は、本発明の実施のさらに他の形態として、パイプ貫通座 2 3の端面に締切弁 7 0を設けておき、パイプ 2 1を締切弁 7 0が全開状態では締切弁 7 0を挿通可能とし、締切弁 7 0 が全閉状態では、締切弁 7 0によってパイプ 2 1が挿通される。パイプ貫通座 2 3側には、プロセスガスなどの漏洩が生じないように構成している。第 7図（ 1 ) は、締切弁 7 0からパイプ 2 1 の先端を引抜いた状態を示す。第 7図（ 2 ) は、壁面 2 2 からシール装置 2 0を取外し、索具 6 0によって連係させた状態でパイプ 2 1およびシール装置 2 0を壁面 2 2から除去する状態を示す。これらの間に、締切弁 7 0を全閉状態としておけば、プロセス流体が外部に流出することなく、パイプ 2 1 の交換などを行うことができる。

以上説明した各実施形態では、パイプ 2 1 として金属溶融炉のランスを想定し、上下方向に移動可能としているけれども、パイプ 2 1 としては治金用のランスのみならず、大気圧以上の高圧または大気圧以下の真空状態の流体を取扱う各種設備で、その壁を貫通させたパイプを経て外部から流体または固体を供給したり、逆に外部へ取出したりするような設備に適用することができる。パイプ 2 1 の軸線も鉛直方向ばかりでなく、水平や他の傾斜した方向とすることも可能である。またパイプ 2 1 のように内部に流体や固体が通過可能であるばかりでなく、機械的な変位や駆動力を伝達する軸の気密封止であっても、同様に本発明を適用することができる。

また、チューブ 2 4はリング状であるけれども、円周方向に複数個に分割した形状のチューブを、リング状に配列するようにしてもよい。円周方向に分割された複数のチューブをリング状に配列できるため、大口径の軸のシールが安価に実現可能となり、また万一チューブが破損しても破損した分割されたチューブのみ交換すればよいため維持費が安い。

〔産業上の利用の可能性〕

本発明は以上説明したように構成されているので、炉内ガスなどのプロセス流体の圧力と大気との圧力差が大きくなつても、シールを良好に行うことができ、シール用の窒素ガスなどの消費量を低減させることができる貫通孔のシール装置として適している。

Claims

求の範囲 . 大気圧と異なる圧力のプロセス流体が保持される壁の貫通孔に揷通され、該壁に対して相対的に変位する軸の周囲を、貫通孔内で気密に封止する貫通孔のシール装置において、該軸の外周面と、該貫通孔の内周面との間には隙間が設けられており、

該軸の外周面を覆ぅパツキン材と、

該パツキン材の外周面と該貫通孔の内周面との間に挿入され、可撓性を有して該軸の軸線まわりに卷付けられるチューブと、

該軸の軸線に関し、該パツキン材およぴ該チューブを該貰通孔内に保持する保持手段と、

該チューブ内に流体を充満させ、該流体の圧力を調整可能な調整手段とを含むことを特徴とする貫通孔のシール装置。 . 前記パツキン材の外周面と前記チューブの内周面との間に. 径の変化が可能な、環状の押金を備えることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の貫通孔のシール装置。

. 前記軸の軸線方向に隣接して、該軸の外周面上の汚れを除去する清掃手段を備えることを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載の貫通孔のシール装置。

. 前記保持手段よりも前記プロセス流体側から、または前記保持手段によって保持される前記パツキン材内部から、前記軸に向かって該プロセス流体とは異なる流体を、該プロセス流体よりも高い圧力で、かつ流量が調整可能なように吹込む気体吹込み手段を備えることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 3項のいずれかに記載の貫通孔のシール装置。

. 前記チューブには、前記調整手段から供給される流体の供給口と、該チューブ内の流体を排出させる排出口とが設けられ、

前記調整手段は、該供給口から該チューブ内へ流体を供給しながら、該排出口から該チューブ内の流体を抜取ることが可能であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 4項のいずれかに記載の貫通孔のシール装置。

. 前記保持手段を、前記軸に間隔をあけて連結する索具か設けられ、

該軸を前記貫通孔から引抜く場合に、該保持手段と前記パツキン材および前記チューブも、該索具による連係状態で該貫通孔から取外し可能であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 5項のいずれかに記載の貫通孔のシール装置。

. 前記軸は、前記壁のプロセス流体側に付設される締切弁を、該締切弁が全開状態であるときに挿通して使用され、

該締切弁から引抜いて、該締切弁を全閉状態とすることによって、該プロセス流体の漏洩なしに該軸の交換が可能であることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 6項のいずれかに記載の貫通孔のシール装置。

. 前記壁は溶融金属炉の外壁であり、

前記軸はランスとして使用されるパイプであることを特徴とする請求の範囲第 1項〜第 7項のいずれかに記載の貫通孔のシール装置。

. 前記チューブがリング状ではなく、円周方向に分割された複数のチューブからなり、それらをリング状に配列したことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の貫通孔のシール装置。