JP2004223518A - Sealing device and sealing method for rotor type gas adsorption apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、有機溶剤を含むガスを吸着要素から成る回転可能なロータの端面間に通して有機溶剤を吸着要素に吸着させ、該吸着要素に付着した有機溶剤を逆方向から熱風を吹き付けて脱離しかつ吹き飛ばすことにより浄化して、該吸着要素を再使用可能な状態に戻すための回転型吸着機の前記ロータの端面とケーシングの仕切り枠との間を密封するためのシール装置及びシール方法に関するものである。 According to the present invention, a gas containing an organic solvent is passed between end faces of a rotatable rotor composed of an adsorption element to adsorb the organic solvent to the adsorption element, and the organic solvent attached to the adsorption element is blown out from the opposite direction by hot air to remove the organic solvent. The present invention relates to a sealing device and a sealing method for sealing between an end face of the rotor of a rotary adsorber and a partition frame of a casing for purifying by removing and blowing off the adsorbing element to return to a reusable state. Things.
従来の有機溶剤吸着機は、ロータの表面を吸着ゾーン、再生ゾーン及び冷却ゾーンに区分する仕切り枠を備えた箱型ケーシングの中で前記ロータをモータにより回転可能に保持している。一方、ロータは、金属製の円筒状リムで画成された複数個の扇形のセクタを成す吸着素子から成り、この吸着素子は、多数の微細孔が一方の端面から他方の端面に貫通するハニカム構造を有しておりかつ放射状に伸びる金属製のスポークにより画成された扇形の空所内に前記複数個の扇形セクタが嵌挿されている。 In a conventional organic solvent adsorber, the rotor is rotatably held by a motor in a box-shaped casing provided with a partition frame for dividing the surface of the rotor into an adsorption zone, a regeneration zone, and a cooling zone. On the other hand, the rotor is composed of a plurality of sector-shaped suction elements defined by a metal cylindrical rim, and the suction elements have a honeycomb in which a large number of fine holes penetrate from one end face to the other end face. The plurality of sector sectors are inserted into sector-shaped cavities, which are structured and defined by radially extending metal spokes.
実際の使用において、吸着ゾーンに位置付けられた一方のロータ端面部分に他方の端面に向けて有機溶剤を含んだガスを流通させると、ロータに担持された吸着材がガス中の有機溶剤を吸着すると共に浄化したガスを他方の端面から排出し、次いで、ロータを所定の角度だけ回転して吸着ゾーンから再生ゾーンに移動し、吸着された有機溶剤の沸点以上の温度である180℃〜200℃より高温に加熱した再生空気を他端側から前記一端側に通過させることにより吸着した有機溶剤を脱離しかつ吹き飛ばすことで除去し、吸着素子を再生すると言った工程をとっている。 In actual use, when a gas containing an organic solvent flows through one end face of the rotor positioned in the adsorption zone toward the other end face, the adsorbent carried by the rotor adsorbs the organic solvent in the gas. The purified gas is discharged from the other end face, and then the rotor is rotated by a predetermined angle to move from the adsorption zone to the regeneration zone, and the temperature is higher than the boiling point of the adsorbed organic solvent from 180 ° C to 200 ° C. The step of removing the adsorbed organic solvent by passing regenerated air heated to a high temperature from the other end to the one end and removing the adsorbed organic solvent by blowing off the adsorbed element to regenerate the adsorption element is performed.
さらに、ロータの端面をこれら吸着ゾーン及び再生ゾーンに画成している仕切り枠は、少なくとも半径方向に伸びる3本の仕切り板とロータの端面外周部分に向き合う環状板或いは弧状板とを備え、かつ環状板或いは弧状板は前記仕切り板の外端部分と結合して各々扇形のゾーンを画成している。 Further, the partition frame that defines the end face of the rotor in the adsorption zone and the regeneration zone includes at least three partition plates extending in the radial direction and an annular plate or an arc-shaped plate facing the outer peripheral portion of the end face of the rotor, and The annular or arcuate plate is joined to the outer end portion of the partition plate to define a sector of each sector.
これらの仕切り板は、更に、ロータ端面に向けて該端面に摺動可能なシール片或いは弾性シールブロックが上記した各ゾーンの気体相互間の干渉を防止するために取着されている。このようなシールは、第1の問題点として、ロータ端面の平面性が良好でない場合及び、第2の問題点として、回転時のロータ端面が回転軸線に対して正確に直角な垂直平面を成していない場合には完全な密封性が得られないと言う欠点がある。 These partition plates are further provided with seal pieces or elastic seal blocks slidable toward the rotor end face to prevent interference between the gases in the respective zones. Such a seal has a first problem in that the flatness of the rotor end surface is not good, and a second problem is that the rotor end surface during rotation forms a vertical plane that is exactly perpendicular to the rotation axis. Otherwise, there is a disadvantage that complete sealing cannot be obtained.
特に、上記した形式の回転型ガス吸着機においては、ロータが回転する際に、ぶれが生じて、ロータ端面が回転軸線に対して正確に直角な垂直平面を成さないと言う問題が生じる。さらに、これらシール片或いは弾性シールブロックは、耐熱性、耐摩耗性、化学的安定性が要求される。しかるに本発明は、このような問題点を克服するために、ロータ端面の平面性及び垂直性の如何に関わらず、ロータ端面の凹凸に追従して常時良好な密封性を確保するシール装置を得ることを目的とする。 In particular, in the rotary gas adsorber of the type described above, when the rotor rotates, there occurs a problem that the rotor is shaken and the end face of the rotor does not form a vertical plane exactly perpendicular to the rotation axis. Furthermore, these seal pieces or elastic seal blocks are required to have heat resistance, wear resistance, and chemical stability. However, in order to overcome such problems, the present invention obtains a sealing device that always keeps good sealing performance by following irregularities on the rotor end face regardless of the flatness and verticality of the rotor end face. The purpose is to:
上記した課題は、本発明によれば、少なくとも吸着ゾーンと再生ゾーンとに画成されたロータ端面を有する回転型ガス吸着機に取着されるシール装置であって、不燃材料から成るシール材がロータ端面に向けて摺動可能に弾性偏倚するように配置されていることにより解決される。 According to the present invention, there is provided a seal device attached to a rotary gas adsorber having a rotor end face defined at least in an adsorption zone and a regeneration zone, wherein a seal material made of a noncombustible material is used. The problem is solved by being arranged so as to be elastically biased slidably toward the rotor end face.
かかる構成は、シール材が不燃材料で出来ているので、高温の熱風に晒されるロータに接触しても熱変形を生ずることがなく、またロータ回転時にぶれがあっても、シール材がロータ端面に向けて摺動可能に弾性偏倚しているので、これらの変化に追従してロータ端面との接触が維持し続けられ、従って、各ゾーンの密封性が常時確保される。 In such a configuration, since the sealing material is made of a non-combustible material, the sealing material is not deformed even when it comes into contact with the rotor exposed to high-temperature hot air. , So that the contact with the rotor end surface is continuously maintained following these changes, and thus the sealing of each zone is always ensured.
本発明の好ましい実施の形態において、前記シール材が、該シール材に作用する弾性力により、前記ロータ端面に向けて摺動可能に弾性偏倚している。そして、前記弾性力はコイルばねによるものであることが好ましい。かかる構成は、シール材に常に弾性力が作用しているので、ロータ回転時にぶれがあっても、これらの変化に追従してロータ端面との接触が維持し続けられ、従って、各ゾーンの密封性が常時確保される。 In a preferred embodiment of the present invention, the seal member is elastically biased slidably toward the rotor end face by an elastic force acting on the seal member. Preferably, the elastic force is generated by a coil spring. In such a configuration, since the elastic force is always applied to the seal material, even if the rotor is shaken during rotation, the contact with the end face of the rotor is continuously maintained by following these changes. Nature is always ensured.
本発明のもう1つの好ましい実施の形態において、前記シール材が、膨張黒鉛である。この材質は、高い耐熱性を有するので、有機溶剤を含むガスを処理する場合には、特に、その沸点温度である180℃〜200℃より高熱の気体流がロータに吹き付けられるので、このような耐熱性に優れかつ化学的に安定した材料のシール材を使用することは好ましい。 In another preferred embodiment of the present invention, the sealing material is expanded graphite. Since this material has high heat resistance, when a gas containing an organic solvent is treated, a gas flow having a higher temperature than the boiling point of 180 ° C. to 200 ° C. is blown to the rotor. It is preferable to use a sealing material made of a material having excellent heat resistance and being chemically stable.
本発明のもう1つの好ましい実施の形態において、前記シール材が、グラファイトである。この材質もまた、高い耐熱性を有しかつ耐摩耗性および化学的安定性も優れているので、上記した環境でシール材が使用されることは極めて好ましい。 In another preferred embodiment of the present invention, the sealing material is graphite. Since this material also has high heat resistance and excellent wear resistance and chemical stability, it is extremely preferable to use the sealing material in the above-described environment.
本発明による1つの好ましい実施の形態として、前記シール材と該シール材を挟持する仕切り枠及び取付板との間の何れか一方或いは両方に弾性薄板片が挿入されている。このようにシール材を弾性的に挟持することによって、前記シール材がロータ端面を摺動中に衝撃を受けた際に、該シール材が前記仕切り枠及び取付板から受ける衝撃を緩衝すると言った作用を生じる。 As one preferred embodiment according to the present invention, an elastic thin plate is inserted into one or both of the seal member and the partition frame and the mounting plate that sandwich the seal member. By elastically sandwiching the sealing material in this way, it is said that when the sealing material receives an impact while sliding on the rotor end face, the sealing material absorbs the impact received from the partition frame and the mounting plate. Produces an effect.
本発明の好ましい実施の形態として、前記弾性薄板片が、膨張黒鉛である。この材料の特性として、上記した如き耐熱性に優れていることは勿論であるが、その反面、機械的強度に劣っており、その点を補う意味で、シール材に耐熱性に加えて弾性を有する膨張黒鉛が好ましい。また、このような膨張黒鉛の弾性薄板片をシール材と仕切り枠及び取付板との間に挿入することは、膨張黒鉛自体が耐摩擦性に優れているので、シール材のロータ端面に対する追従運動をより円滑にする。 As a preferred embodiment of the present invention, the elastic thin plate piece is expanded graphite. As a characteristic of this material, of course, it is excellent in heat resistance as described above, but on the other hand, it is inferior in mechanical strength, and in order to compensate for this, the sealing material has elasticity in addition to heat resistance. Expanded graphite is preferred. Also, inserting such an elastic thin sheet of expanded graphite between the sealing material and the partition frame and the mounting plate requires the following movement of the sealing material with respect to the rotor end face because the expanded graphite itself has excellent friction resistance. To make it more smooth.
また、上記した課題は、本発明によれば、回転可能なロータの端面に少なくとも吸着ゾーンと再生ゾーンとを設けた回転型ガス吸着機における前記ゾーン間にシール材を配置して気体相互間の干渉を防止するためのシール方法であって、緩衝力及び復元力を使用して前記シール材をロータ端面に向け摺動可能に弾性偏倚させることにより解決される。 According to the present invention, there is provided a rotary gas adsorber in which at least an adsorption zone and a regeneration zone are provided on an end face of a rotatable rotor, a sealing material is disposed between the zones, and a gas is generated between the zones. A sealing method for preventing interference, which is solved by using a cushioning force and a restoring force to elastically slidably bias the sealing material toward a rotor end face.
かかる方法は、ロータ回転時にぶれが発生した場合にも、シール材がロータ端面に向けて摺動可能に弾性偏倚して、これらの変化に追従してロータ端面との接触が維持し続けられ、従って、各ゾーンの密封性が常時確保される。 According to this method, even when the rotor is shaken during rotation, the seal member is elastically biased to be slidable toward the rotor end face, and the contact with the rotor end face is continuously maintained following these changes. Therefore, the hermeticity of each zone is always ensured.
本発明の好ましい実施の形態において、上記した回転型ガス吸着機におけるシール方法において、再生ゾーンに流通される前記気体の温度が180℃以上である。再生ゾーンに流通される気体は、吸着ゾーンにて吸着された有機溶剤の沸点以上の温度である180℃より高温に加熱された再生空気であって、再生ゾーンに流通される気体と吸着ゾーンに流通される気体との相互の干渉を防止して、吸着ゾーンにて吸着された有機溶剤を脱離しかつ吹き飛ばすことで除去し、吸着素子を再生することができる。 In a preferred embodiment of the present invention, in the above-mentioned sealing method in the rotary gas adsorber, the temperature of the gas flowing through the regeneration zone is 180 ° C or higher. The gas circulated in the regeneration zone is regeneration air heated to a temperature higher than 180 ° C., which is a temperature equal to or higher than the boiling point of the organic solvent adsorbed in the adsorption zone. The organic element adsorbed in the adsorption zone can be removed by blowing off the organic solvent adsorbed in the adsorption zone while preventing mutual interference with the flowing gas, and the adsorption element can be regenerated.
本発明による回転型ガス吸着機におけるシール装置は、シール材をロータ端面に向けて弾性偏倚している構成としたので、ロータ端面の平面性及び垂直性に関わらず、各操作ゾーン間の密封性を大きく向上することとなり、簡単な構造であるにも関わらず廃ガス処理効率の低下を防ぎ、ロータの寿命を延ばすことができる、と言った効果が得られる。
また、本発明による回転型ガス吸着機におけるシール方法は、緩衝力及び復元力を使用して前記シール材をロータ端面に向け摺動可能に弾性偏倚するようにしたので、簡単な構造であるにも関わらず廃ガス処理効率の低下を防ぎ、ロータの寿命を延ばすことができる、と言った効果が得られる。
The sealing device in the rotary gas adsorber according to the present invention has a configuration in which the sealing material is elastically biased toward the rotor end face, so that the sealing property between the operation zones is independent of the flatness and verticality of the rotor end face. Is greatly improved, and despite the simple structure, the effect of preventing a decrease in waste gas treatment efficiency can be prevented and the life of the rotor can be extended.
Further, the sealing method in the rotary gas adsorber according to the present invention has a simple structure because the sealing material is elastically biased slidably toward the rotor end face by using a buffering force and a restoring force. Nevertheless, it is possible to obtain the effect of preventing a decrease in waste gas treatment efficiency and extending the life of the rotor.
以下、本発明による回転型ガス吸着機におけるシール装置に係わるいくつかの実施の形態およびシール方法を以下図面に基づいて説明する。 Hereinafter, several embodiments and a sealing method related to a sealing device in a rotary gas adsorber according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、ロータを本発明による回転型ガス吸着機におけるシール装置をケースに入れた通常の使用状態を示す斜視図であり、図2は、スポーク部分及びリム部分と吸着素子から成る扇形セクタとの接着部分に不燃材料製の板状体で覆って遮熱加工を施した端面を有する本発明によるシール装置が使用されるのに適したロータの斜視図、図3は図1のA−A断面から見た本発明によるシール装置の部分断面図であって、本発明によるシール装置をロータ端面の半径方向に沿って配置した状態を示しており、図4は、図1のB−B断面から見た図3と同様の本発明によるシール装置の部分断面図であり、ロータ端面の円周方向に沿った部分に配置した状態を示している。 FIG. 1 is a perspective view showing a rotor in a normal use state in which a sealing device in a rotary gas adsorber according to the present invention is put in a case. FIG. 2 is a perspective view showing a sector with a spoke portion and a rim portion and an adsorption element. FIG. 3 is a perspective view of a rotor suitable for use with the sealing device according to the present invention having an end face covered with a plate made of a noncombustible material and subjected to heat shielding at the bonding portion of FIG. FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the sealing device according to the present invention viewed from a cross-section, showing a state where the sealing device according to the present invention is disposed along the radial direction of the rotor end face; FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the sealing device according to the present invention, similar to FIG.
図1において、ケース2はロータ1を回転可能に納めることができるもので、ここでは説明の便宜上ロータ端面Mを吸着ゾーンSと再生ゾーンUのみについて説明する。なお、一般的な使用状態において、符号「T」で示された角度範囲は、冷却ゾーンである。吸着ゾーンSと再生ゾーンUとはそれぞれのゾーンを区画するケース2と一体構造の仕切板3により分けられており、仕切板3にはシール材4が取り付けられており、ロータ端面上におけるそれぞれのゾーン間での気体の漏洩を防止している。
In FIG. 1, a case 2 is capable of housing a
図3及び図4において、吸着ゾーンと再生ゾーン、冷却ゾーンと再生ゾーン及びロータ外周部分と外周再生ゾーンとを区画する直線状の仕切板3及び円弧状の3bにはシール材5のための取付板7がナット10(図3)又はビス13(図4)で固定してある。ロータ1に摺動させるシール材5は、取付板7から直角に折れ曲がって上記したナット10又はビス13により仕切り板3に固定された連結部8に、ロッド部材9を介してナット10で固定されるとともに、ロッド部材9を囲繞するコイルばねで構成されたスプリング11が、この連結部8とシール材5との間に介在され、このような構成により、スプリングの緩衝力及び復元力を使用してシール材5をロータの端面に向けて弾性偏倚しかつ摺動可能としている。
In FIGS. 3 and 4, a
ここで使用されるシール材5には、耐熱性、耐磨耗性、化学的安定性が要求される。このようなシール材に的した材料として、膨張黒鉛、グラファイトが好ましい。またスプリングの材質としてはステンレス一般、或いは、商品名「インコネル」等が好ましい。
The sealing
従来のシール装置は、帯状弾性体から成るシール材料をケースの仕切板に直接取り付ける構造としており、耐熱性の遮熱シールをスポークとリムの端縁に施したロータにおいては不具合が生じる。即ち、上記した形式のロータを図2を参照して以下に説明する。 The conventional sealing device has a structure in which a sealing material made of a band-shaped elastic body is directly attached to a partition plate of a case, and a problem occurs in a rotor in which a heat-resistant heat-insulating seal is provided on the edges of spokes and a rim. That is, a rotor of the type described above will be described below with reference to FIG.
図2において、ロータ1は、ハブ105から放射状に伸びるスポーク103(図3参照)及びこのスポーク部分を環状に取り巻くリム107と、吸着素子104から成る扇形セクタ102とから構成されている。これらスポーク及びリムと扇形セクタとの各接着部分108(図3及び図4参照)を不燃材料製の遮熱板110及び111で覆って遮熱加工を施した端面を有する、そして、これら遮熱板110,111は図3及び図4を参照すると、ロータ1の端面Mと面一或いは僅かに後退している。
In FIG. 2, the
ロータ端面Mをシール材が摺動することでシール機能を発揮するが、本発明によるシール材5は、図3に示された如き不燃材料が施された端面Mを摺動することを前提としているため、そこで本発明のシール装置ではスプリング11の弾性力及び復元力を利用してロータ端面の凹凸に沿ってシール材5が追従できるようにし、円滑かつ確実に摺動することを可能にし、各操作ゾーンの良好な密封性を常時確保するものである。
Although the sealing function is exerted by sliding the sealing material on the rotor end face M, the sealing
図4に示すシール装置の構造は図3に示されたものとは本質的に何ら変わるところはない。ただし、このシール装置の取り付け方法が、ロータ1の外周縁部に設けられた滑動性の良好な不燃材料、例えば膨張黒鉛で出来た環状の遮熱板111の上を摺動可能なように、若干の変更が加えられている。
The structure of the sealing device shown in FIG. 4 is essentially unchanged from that shown in FIG. However, the method of mounting the sealing device is such that the sealing device can slide on an annular
従って、ケース2の表面板の円形の打ち抜き部分である操作領域を画成する外周縁3aの折り返し縁3bが実質的に仕切り枠3bとなり、シール材5はこの仕切り枠3bと互いに平行に伸びる取付板7との間に案内されかつ連結部8にネジ止めされたロッド部材9に、これを囲繞するコイルばねであるスプリング11の弾性力を受けて移動可能に取着されることとなる。従って、この図4に示されたシール装置は、図1においてケース2の再生ゾーンUの角度範囲の円弧部分に亘ってのみ配設される。また、本発明によるシール材4を再生ゾーンUの円弧部分にのみ配設することの理由は、この領域は、吸着素子に付着した有機溶剤を吹き飛ばすために、180℃より高温に加熱された高温空気(再生空気)に晒されるからである。
Therefore, the folded
なお、図3及び図4に示されたシール装置において、シール材5は共に、内部にシリンダ孔14が穿設されており、これらシリンダ孔内にロッド部材9の先端部分に形成された係止部が嵌入されている。また、この係止部は、実質的にシリンダ孔14内に摺動可能に嵌合するピストン形状を備えている。さらに、シール材5は、これを挟持する仕切り枠3及び取付板7との間の何れか一方或いは両方に弾性薄板片15が挿入されている。このようにシール材5を弾性的に挟持することによって、シール材がロータ端面を摺動中に凹凸部分を通過する際に受ける衝撃により破損しないように、仕切り枠3及び取付板7との間で緩衝作用を発揮する。
In the sealing device shown in FIGS. 3 and 4, the sealing
さらに、この弾性薄板片15は、上述したように、本発明の1つの実施の形態によれば膨張黒鉛で出来ている。この材料は、弾性は勿論のこと、耐熱性及び耐摩耗性を増加する意味で極めて好ましい。
Further, as described above, the elastic
1 ロータ
2 ケーシング
3,3b 仕切り枠
5 シール材
7 取付板
8 連結部
9 ロッド部材
11 スプリング(コイルばね)
12 係止部
14 シリンダ孔
15 弾性薄板片
M ロータ端面
S 吸着ゾーン
U 再生ゾーン
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12
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