JP2512260B2 - 煤塵吹払い装置用ハブ組立体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、広い概念で言えば、燃
焼装置の内面に対し煤塵吹払い用媒質流を噴射するため
に使用される煤塵吹払い装置に係り、特に、固定管であ
る煤塵吹払い用媒質送給管に対して相対的に可動である
ランス管（槍管）との間を密閉するハブ組立体に関する
ものである。

【０００２】

【従来技術および発明が解決しようとする課題】煤塵吹
払い装置は、付着物であるスラグおよび灰が除去される
ように、大型ボイラのような燃焼装置内の伝熱面に対し
水、空気または蒸気のような清浄用媒質流を噴射するた
めに使用される。清浄用媒質の衝突は、これら付着層の
剥離をひき起す機械的衝撃および熱衝撃を生じる。大き
な一カテゴリーとしての煤塵吹払い装置は、長い抜き差
し型として知られる。これらの装置は、周期的にボイラ
内に前進挿入され、またボイラから引き出される抜き差
し式のランス管であって、同時に回転されることが多
く、従ってランス管上の１つまたは複数の清浄媒質ノズ
ルが螺旋状経路をたどる清浄媒質の噴流を射出するもの
を有する典型的な煤塵吹払い装置においては、送り管が
煤塵吹払い装置構造体に対し固定保持される。送給管の
一端はポペット弁を通じて清浄用媒質を供給される。煤
塵吹払い装置のランス管は前記送り管に対し摺動可能に
遊合し、その長手方向摺動および回転運動がキャリッジ
によって制御される。キャリッジは、ランス管を長手方
向に運動させるため歯付きラックに沿って運動する。送
給管に供給される煤塵吹払い用媒質はそれによってラン
ス管の内部を与圧する。

【０００３】煤塵吹除流を所望の態様で噴射するように
方向づけられたノズル以外のいかなる領域からも煤塵吹
除媒質が逃げるのを防止するため、送給管とランス管と
の間においてパッキン箱内にパッキンが配置される。典
型的に、このパッキンはランス管機構を駆動するために
使用される前記キャリッジ内においてハブ内に収容され
る。各種タイプのパッキン材料が現在使用されている。
今日の慣行においては、グラファイト箔タイプのパッキ
ン材料が頻繁に使用される。ハブと送り管との間におい
て所望のシーリング作用を生じさせるため、パッキン材
料に対し軸方向の力を加えることが必要である。通常こ
の力は、パッキンに対し締付力を伝達して、前記送給管
とハブに対してパッキンを係合させるように圧搾する複
数の締付ボルトを有するパッキン押えの使用によって与
えられる。パッキン材料が摩耗するにつれて、パッキン
押えによって与えられる当初の軸線方向の力すなわち予
荷重（予め付与しておく荷重）の大きさが低下すること
が多い。この力の低下は、パッキンを通じた好ましくな
い漏れが生じるに至るだろう。

【０００４】ある程度のパッキンの摩耗を許して、漏れ
のない適正なシーリングを行うために、調整時に必要な
大きさを超える軸線方向の力がパッキンに加えられるの
が普通のやり方である。そのような超過荷重は、漏れを
生じさせることなく、ある程度のパッキンの摩耗を許
す。そのような超過軸方向荷重はパッキンのより高い程
度の摩耗を生じさせ且つシーリングのために必要なそれ
を超えるパッキン摩擦を前記送給管に対して生じさせ、
その結果として煤塵吹払い装置の作動のために要求され
る動力を増大させる。所望の予荷重をパッキンに付与す
ることの必要性はまた、整備上の関心事でもある。何故
なら、多くの煤塵吹払い装置にとっては、パッキンの漏
れを防ぐために、周期的かつ毎日でも、パッキン押えを
締め直すことが必要だからである。

【０００５】パッキンの予荷重を手動的に調整する頻繁
な整備を行うことなく、パッキン寿命の増加を達成する
ための一つの方策は、パッキンに荷重を加えるために、
ばねのような追従的要素を使用することである。理想的
には、追従的要素はパッキンの摩耗によってかなりの程
度変位することができ、同時に所望範囲内でパッキンに
伝達される作動力を提供する。各種タイプのばね、例え
ば皿形座金の積層体、コイルばねまたは波形ばね等が使
用可能であろう。そのようなばねの所望力対変位の関係
が特定自由ばね長さを決定する。もし在来の設計慣行に
よって煤塵吹払い装置のハブ内てパッキンを働かせるよ
うに追従的要素を配置することが望まれるならば、ハブ
内にばねが据付けられる間、ばねをその自由長さに対し
て圧縮し得ることが要求される。この要求は、その自由
長さから所望予荷重レベルが生じる圧縮状態までばねを
圧縮するために、ハブの長さを十分な大きさにすること
を必然的に必要ならしめる。比較的長い自由長さのばね
を使用するそのような設計は煤塵吹払い装置のハブに組
み入れられ得るだろうが、初めにばねを圧縮するために
必要なハブの追加長さは、ボイラ製造業者が関心を寄せ
る煤塵吹払い装置における追加の死空間を構成する。こ
の文脈において、死空間とは、ボイラ壁から延びる煤塵
吹払い装置の長さが、ランス管がボイラ内に突っ込まれ
る距離を超える量を意味する。

【０００６】ハブの長さを増すことについての関心に加
えて、ばねによる活荷重（ばねの弾性復元力による荷
重）で付勢されたパッキンは、所望大きさの予荷重を設
定する場合に、作業者の熟練技術を必要とする。煤塵吹
払い装置の信頼性及び反復可能性を改善するとともにそ
の取り替え並びに修理を容易にすることが常に望まれて
いる。従って、パッキンの調整に関する特別の手順並び
に訓練が不必要にされることが好ましいとされる。

【０００７】前述した関心に加えて、パッキン材料に荷
重を加えるために追従的要素を使用するとき、そのよう
な要素をボイラに近接する領域内の敵対的環境から保護
するとともにそのような要素を極度の汚染と温度から防
護することが望まれる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるハブ組立体
は前述した望ましい諸特徴を与える。これら諸特徴は本
発明の新規のパッキン押え（グランド）装置を使用する
ことによって与えられる。構成要素の一つはブシュを介
してパッキンに作用する管状のグランドフォロ ワ（パッ
キン押えの従動子）である。煤塵吹払い装置のハブ内に
螺合するカラーが前記グランドフォロワを包囲する。カ
ラー及びグランドフォロワ（パッキン押えの従動子、す
なわちばねの弾性復元力を受けて変位可能な部材）はと
もに圧縮ばねの端と係合する面を有する。前記構成要素
の組立の間、ばねが据付けられそしてグランドフォロワ
とカラーが所望のパッキン予荷重を与えるレベルに前記
ばねを圧縮するように互いに押し付けられる。その後、
予荷重リングがグランドフォロワ上に据付けられ、予荷
重リングはカラーに当接してこれら部品が分離状態にな
るのを防止するとともに、パッキン押えがハブ内に据付
けられる前ですら前記ばねを圧縮状態に維持する。この
構成はパッキン押えがハブ内に取付けられることを可能
ならしめ、そして諸要素が一旦適正に位置されてグラン
ドフォロワがパッキンのブシュと係合したならば、予荷
重リングはカラーとの係合を解除され得、ばねの予荷重
がパッキンに伝達されることを可能にする。本発明のハ
ブ構成は荷重を加えるばねに予荷重（予めまたは予備的
に付与しておく荷重）を付与するために他の様式で必要
とされるハブ長さを短縮するとともに、前記ばねのため
に保護された環境を提供する。さらに、本発明装置はパ
ッキン押えが所望大きさの予荷重で事前に組立てられる
ことを可能ならしめ、かくして、現場における誤使用ま
たは調整不良の機会を低減化する。さらに本発明はパッ
キンの性能を改良し、整備を減らし、そしてサイクル寿
命を向上させる。さらに本発明の諸特徴は従来の煤塵吹
払い装置に容易に適合可能であり、旧型装置の改装の可
能性を与える。本発明のさらなる利点及び長所は、好適
実施例並びに前掲諸請求項に関し添付図面を引用して以
下になされる説明から、本発明の分野に関係する当業者
には明らかになるだろう。

【０００９】

【実施例】図１には本発明の諸特徴を実現する典型的な
煤塵吹払い装置が示され、そして全体として引用符号１
０を以て表される。煤塵吹払い装置１０は、主要素とし
てフレーム組立体１２、ランス管１４、送給管１６およ
びキャリッジ１８を有する。煤塵吹払い装置１０はその
定常休止位置で示される。作動時、ランス管１４がボイ
ラ（図示せず）等の燃焼装置内に伸長され、引き出さ
れ、また同時に回転可能である。フレーム組立体１２
は、ユニット全体のためのハウジングを形成する概ね矩
形に形づくられたフレームボックス２０を有する。キャ
リッジ１８は、１対の下軌道（図示せず）と上軌道２２
とを含む、フレームボックス２０の対立両側に位置され
る２対の軌道に沿って案内される。これら軌道は、ねじ
部品または溶接によってフレームボックス２０に結合さ
れた鉄製角形材から成る。１対の歯付きラック（図示せ
ず）が前記上軌道に固定的に結合され、キャリッジ１８
の長手方向運動を可能にするように構成される。フレー
ム組立体１２は、ボイラ壁に取付けられた壁箱（図示せ
ず）またはその他の据付構造物において支持され、さら
に後支持ブラケット２４によって支持される。

【００１０】キャリッジ１８は、ランス管１４をボイラ
に対して抜き差し駆動しそして駆動モータ２６およびハ
ウジング３０によって包囲された歯車箱２８を有する。
キャリッジ１８は１対のピニオン３２を有し、これらピ
ニオンはキャリッジ１８およびランス管１４を前進させ
るように前記歯付きラックと係合する。支持ローラ３４
はキャリッジ１８を支持するために前記案内軌道と係合
する。送給管１６は、一端において後ブラケット３６に
取付けられ、ポペット弁３８の作用によって制御される
清浄用媒質の流れを案内する。ポペット弁３８は、ラン
ス管１４の延伸時に清浄用媒質の放出を開始するよう
に、キャリッジ１８によって係合されるリンク仕掛４０
を通じて作動され、そしてランス管１４およびキャリッ
ジ１８が図１に示されるごときそれらの待機後退位置へ
戻ると同時に前記流れを遮断する。ランス管１４は、送
給管１６に対して遊合し、かつそれらの間の流体シール
がパッキンによって与えられる。パッキンおよびそれを
保持するハブの細部は、本発明の主要な特徴であり、以
下により詳しく説明される。コイル状に巻かれた電線４
２は電力を駆動モータ２６へ導く。前支持ブラケット４
４は、ランス管１４をその長手方向運動および回転運動
の間支持する軸受を有する。長いランス管の長さのため
に、中間支持体４６が設けられ以てランス管の過度の彎
曲偏位を防ぐ。本出願人によって製造される「ＩＫ」タ
イプの煤塵吹払い装置の周知の設計の構造に関する詳細
については、その内容を本明細書に援用する米国特許第
３４３９３６７号、第４８０３９５９号を参照すること
によってこれを知ることができる。

【００１１】次に、図２を見ると、全体として引用符号
５０によって表される本発明に基づくハブ組立体が示さ
れている。ハブ組立体５０は、キャリッジ１８内に配置
され、ランス管１４をその長手方向運動および回転運動
を通じて駆動するために使用される。ハブ組立体５０
は、かさ歯車５２によって回転駆動され、かつハブ組立
体をキャリッジ構造体５８に相対して支持する軸受組立
体５４，５６によって支持される。かさ歯車５２は、前
記米国特許第４８０３９５９号に開示される態様でキャ
リッジ内において１つまたは複数の付加的な歯車と噛み
合うことによって駆動される。ハブ胴６０は、軸受組立
体５４，５６およびかさ歯車５２と係合するための外面
を有する概ね管状の要素である。図２に示されるよう
に、ハブ胴６０の軸線方向左側端部に雄ねじ６２が形成
されている。これらねじ筋とランス管取付カラー６４と
が噛み合う。ランス管取付けカラー６４は、ランス管１
４に溶接されたランス管リング６６にハブ胴６０を結合
するために設けられている。ボルト６８が２つの要素を
互いに固く結合する。ハブ胴６０の内部特徴は本発明の
さらなる構成要素を収容するように設けられる。内部円
筒形区域は、パッキン７２を収容するパッキン箱７０を
画成する。前ブシュ７４は、ハブ胴６０内の同様な形状
（段差部）と係合して前ブシュが図２に示されるその位
置から左方向へ動かされないようにする外向きの段付き
面を有する。後ブシュ７６がパッキン７２の反対軸方向
端に設けられ、かつ前ブシュ７４と協働してパッキン７
２に軸線方向圧縮荷重を加える。パッキン７２は、各種
パッキン材料で構成可能である。今日使用されている或
るパッキン装置は多数の個別に形成されたグラファイト
箔（黒鉛箔）のリング７８であって円錐形端面を有する
ものから成る。ブシュにぴったりと係合するようにパッ
キンの軸方向端を真直ぐにするために端リング８０，８
２が配設される。

【００１２】本発明によれば、活荷重（ばねの弾性復元
力による荷重）を加えるパッキン押え８４であってパッ
キン７２に軸方向の力を及ぼすものが設けられる。パッ
キン押え８４は主要素としてグランドフォロワ８６、カ
ラー８８、ばね９０および予荷重リング９２を有する。
グランドフォロワ８６は概ね管状の要素でありそして一
端の近くにおいて半径方向に突出する肩９６を有しそし
て雄ねじを切られた反対端面９８を有する。グランドフ
ォロワ８６は、後ブシュ７６と係合しそしてブシュ溝１
０２内に嵌まる。前記２つの構成要素間の係合は締り嵌
めにすることができる。カラー８８もまた管状要素であ
り、それはハブ雌ねじ１０４と噛み合う雄ねじ１１０を
有する。カラー８８は、グランドフォロワ８６に対し遊
合してそれを包囲し、そしてグランドフォロワ８６に相
対して軸線方向に運動し得る。カラー８８はまた半径方
向内方へ延びる肩１１２を有する。カラー８８の一端に
は、ぎざぎざ状の表面１１４が付与され、また多数のノ
ッチ１１５がカラー８８の周縁に沿って定間隔位置に形
成されている。これらノッチはスパナレンチ（図示せ
ず）によって係合されるために設けられる。また、カラ
ー８８は、装着後にハブ胴６０に対して回転しないよう
に設けられるねじ切りされた止めねじ１１８を収容する
ねじ切りされた軸線方向の孔１１６を有する。

【００１３】圧縮ばね９０は、グランドフォロワ８６と
カラー８８とによって画成されるキャビティ内に据付け
られ、また圧縮ばねは各種形式のものが可能である。し
かし、本願の発明者は波形ばねが本発明のハブに組入れ
るのによく適することを見い出した。ばね９０はパッキ
ンを機能させる力を発揮するため半径方向の肩９６，１
１２に対して作用する。波形ばねが図示されているが、
非常に多くのその他のばね、例えば、在来のコイルばね
または皿形座金重積体が本発明を補うために使用され得
ることは理解されるだろう。また、多数の小直径のコイ
ルばねがばねキャビティの周縁に沿って互いに隣接して
使用されることも考えられる。予荷重リング９２はグラ
ンドフォロワ８６の端面９８の雄ねじと噛み合う雌ねじ
面１２２を有する。予荷重リング９２はまた止ねじ１２
６を受容するねじ付きの孔１２４を有する。カラー８８
と同様に、予荷重リング９２は円周方向で間隔を置いて
規則的に形成された外向きノッチ１２８を有する。これ
らノッチ１２８はスパナレンチを使用するとき係合及び
回転を可能にする。

【００１４】ばね９０の所望の力対たわみ特性を得るた
めには、その自由長さは図２に示されるごときその圧縮
状態に比し必然的により長くなくてはならない。本発明
によれば、パッキン押え８４は、それがハブ胴６０内に
設置される前ですらばね９０が圧縮状態に維持されるこ
とを可能にする。パッキン押え８４の組立ての間、ばね
９０は、予荷重リング９２がグランドフォロワ８６の端
面９８のねじに螺合され得る程度に圧縮される。従っ
て、パッキン押え８４はばね９０を予荷重付与状態に保
持する独立した部分組立体である。この状態において、
パッキン押え８４は好ましくはカラー８８と係合するス
パナレンチを使用してそれを単にハブ胴６０内に螺動す
ることによって据付けられ得る。この螺動は、グランド
フォロワ８６が前、後ブシュ７４、７６及びパッキン７
２から成る重積組立体と緊密に接触するまで続行され
る。この据付過程全体を通じて、予荷重リング９２はば
ね９０の作用下でカラー８８と接触し続ける。しかし、
いったんパッキン押え８４が据付けられたならば、予荷
重リング９２がねじ戻され、従ってそれはもはやカラー
８８と係合しない。この状態になったならば、パッキン
押え８４がハブ胴６０から偶然にねじ戻されるのを防ぐ
ように止ねじ１１８が位置され得る。予荷重リング９２
が後退されるにつれて、ばね９０によって及ぼされる荷
重はパッキン７２に伝達される。予荷重リング９２は煤
塵吹払い装置の作動の間は、もはや機能せず、従って、
完全に取り外され得る。しかし、例えば、パッキン７２
を取り替えるためまたは追加のパッキンリング７８を据
付けるため、予荷重リング９２がパッキン押え８４の取
外しを容易にするように使用され得るように予荷重リン
グ９２をグランドフォロワ８６に組付けられた状態に維
持することが望ましい。予荷重リング９２の完全な離脱
を防止するために、グランドフォロワ８６の端面９８の
雄ねじの溶接ビードまたは変形が、予荷重リング９２が
完全に取り外され得ないように設けられ得る。これはま
たグランドフォロワ８６の内部構成要素の勝手な変更を
防止する重要な機能を遂行し、かつより重要なこととし
て、ばね９０に蓄えられたエネルギが突然解放されるこ
とを防ぐ。

【００１５】本発明に関する以上の説明から明らかであ
るように、ばね９０は予荷重を加えられた状態に維持さ
れるから、それはグランドフォロワ８６の実際の長さに
比してかなり大きい自由長を有することができる。さら
に、ばね９０は予荷重を掛けられた状態に維持されるか
ら、所望の予荷重を得るために長い長さのねじ筋に沿っ
てばね作動部材を螺動させることは必要でない。それど
ころか、パッキン押え８４は容易に据付けられ得、かつ
ばね９０によって発揮される力にさらされることなしに
取り外され得る。本発明のハブ組立休５０のもう一つの
有利な特徴は、図面において示されるごとくその内径及
び外形に沿って円筒形の壁によって包囲されるばね９０
のために比較的保護された環境をハブ組立体５０が提供
することである。さらにもう一つの特徴はパッキン押え
８４が提供するパッキン摩耗の視覚表示である。運転者
はカラー８８と十分に後退された予荷重リング９２との
間の分離を容易に観察し得それによりパッキン７２の重
ね合わされた長さまたは摩耗を測定し得る。以上の説明
は本発明の好的実施例を構成するが、本発明は諸請求項
の適正な範囲及び正しい意味から逸脱することなしに修
正、変改及び変更を施され得ることは理解されるであろ
う。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のハブ組立体を組込むことができる長尺
の抜き差し式煤塵吹払い装置の斜視図。

【図２】図１のキャリッジのハブ組立体の縦断面図であ
って当初組立状態において図解される本発明のハブ組立
体を含む諸構成要素を示す図面。

【図３】煤塵吹払い装置が最終組立状態において作動状
態に在るとき係合を解除されたカラーおよび予荷重リン
グを示す部分縦断面図。

【図４】本発明のハブ組立体の予荷重リングの側面図。

【符号の説明】

１０ 煤塵吹払い装置 １２ フレーム組立体 １４ ランス管 １６ 送給管 １８ キャリッジ ５０ ハブ組立体 ６０ ハブ胴 ７０ パッキン箱 ７２ パッキン ７４ 前ブシュ ７６ 後ブシュ ８４ パッキン押え ８６ グランドフォロワ ８８ カラー ９０ ばね ９２ 予荷重リング １１８ 止めねじ １２６ 止めねじ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スチーブン ポール カーペンター アメリカ合衆国オハイオ州ランカスタ ー，アパートメント ビー３，ティキ レーン 1675 (72)発明者 ジェッセ カール ジョンソン アメリカ合衆国オハイオ州キャロル，エ ヌダブリュ エレクション ハウス ロ ード 3120

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ランス管内に嵌挿された送給管と、前記
   ランス管を前記送給管に対して相対的に動かすため前記
   ランス管に結合されたキャリッジ組立体とを有し、前記
   送給管に供給される煤塵吹払い用媒質が前記ランス管内
   に流入せしめられ、燃焼装置内の面を清浄化するため
   に、前記ランス管によって担持される１つまたはそれ以
   上の煤塵吹払い用ノズルから煤塵吹払い用媒質が噴射さ
   れる煤塵吹払い装置用ハブ組立体であって、 前記送給管を包囲するとともに前記ランス管と結合可能
   である、パッキン箱を画成する管状ハブと、 前記パッキン箱内に配置されるパッキンと、 前記パッキンと係合可能な管状パッキン押え従動子と、 前記ハブに取付け可能であり、前記パッキン押え従動子
   に対して軸線方向に運動するように前記パッキン押え従
   動子に外嵌する管状カラーと、 前記パッキンに軸線方向荷重を及ぼすために前記カラー
   および前記パッキン押え従動子両者に作用する圧縮ばね
   と、前記パッキン押え従動子および前記管状カラーに結合さ
   れる予荷重維持手段であって、前記パッキン押え従動子
   が前記パッキンとの係合を解除され、かつ前記管状カラ
   ーが前記管状ハブとの係合を解除される時に、前記圧縮
   ばねに予荷重を与え、前記パッキン押え従動子が前記パ
   ッキンに係合し、かつ前記管状カラーが前記管状ハブに
   係合する時に、前記パッキンに予荷重を伝達するように
   働く該 予荷重維持手段とを有することを特徴とする煤塵
   吹払い装置用ハブ組立体。
2. 【請求項２】 請求項１によるハブ組立体において、前
   記管状カラーが前記管状ハブ内に螺合されることを特徴
   とするハブ組立体。
3. 【請求項３】 請求項１によるハブ組立体において、前
   記パッキン押え従動子が雄ねじを付与された面を有し、
   かつ前記予荷重維持手段が前記パッキン押え従動子上に
   螺合されるリングを包含し、該リングは、前記カラーが
   前記管状ハブから分離される時に前記カラーに当接し、
   前記カラーが前記管状ハブ内に螺合されて前記パッキン
   押え従動子が前記パッキンと係合する時に前記カラーと
   の接触から離され得るものであることを特徴とするハブ
   組立体。
4. 【請求項４】 請求項１によるハブ組立体において、前
   記管状カラーが前記管状ハブ内に螺合され、前記パッキ
   ン押え従動子が前記パッキンと係合することを特徴とす
   るハブ組立体。