JP3674822B2 - 電線貫通装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力差のある壁を電線が気密状態で貫通する電線貫通装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属、セラミックス、磁性材、炭素材、複合材などの焼き入れ、焼き戻し、焼結、焼成などの熱処理を行なう熱処理炉は、真空または加圧ガス雰囲気で用いられるものが多く、これらの炉壁には、炉内温度測定用熱電対、炉内信号線、炉内への給電ケーブルや給電導体等の電線を貫通させる電線貫通装置（フィールドスルーと呼ばれる）が設けられている。
【０００３】
図６は市販されている電線貫通装置の一例を示す。炉側にねじ込んで取り付けるグランド構造のもので、コンパクトで広い圧力範囲に適用可能である。炉側に雌ねじを設けボデーをねじ込んで取付ける。貫通線を電線貫通装置の両端に若干長く張り出させ、炉内外で熱電対素線、補償導線、または電線と接続する方式である。貫通線とシール部材と絶縁材を挿入し、キャップをきつくねじ込みシール部材を圧縮変形させ、貫通線をシールする方式である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示す電線貫通装置の場合次のような問題がある。
▲１▼ シール部材の圧縮作用はシール部材のテーパ部の圧縮を利用するものであり、かなり強く圧縮しないと貫通線の貫通穴の圧縮効果が出ない。
▲２▼ また、▲１▼記載の理由により、強く圧縮されたシール部材は一度使用すると大きく塑性変形してしまうため、分解後は再使用できない。
▲３▼ 従来の電線貫通装置を熱電対に使用する場合は、貫通線と炉内熱電対線と異種金属を介して接合するため、接続部の温度変化で測温誤差を生じる。
▲４▼ 全体がねじ込み構造のため、組立時に貫通線がねじられ、線同士の絡まりや線の損傷などが生じやすい。
▲５▼ ねじ込み構造のため、大型化には加工性の問題と経済的な不利があるため、現実的にある程度以上大型化できない。このため、複数の線を貫通させる場合には、線間隔が狭く、組み込み作業性が悪い。また、各線の間隔が小さいため、絶縁劣化を生じ易い。
▲６▼ この▲５▼の理由により貫通線数に制限があり、多数本対応には電線貫通装置を複数設ける必要がある。
▲７▼ 一度組み込んだ電線貫通装置を何らかの事情で一時的に取り外したいときには、例えば、炉に装着してある場合には炉外側に引き抜く必要がある。このため、炉内側の線との接続を切って、炉外側に取り外すことになる。従って、再組立時には、電線貫通装置をねじ込み取付け後、炉内側の線との接続をやり直す必要がある。
【０００５】
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、再使用、大型化、多数の貫通線が可能であり、取付け、取り外しの容易な電線貫通装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明では、 弾性体で構成され同心円上に複数の電線が貫通しているシール部材と、同心円上に前記電線が貫通し同心円状の突起を有し該突起が前記シール部材の両面に配置された２個の食い込み部材と、内面段付き円筒体で食い込み部材とこれに挟まれたシール部材を内部に収納し段付き部で一方の食い込み部材を押さえる保持部材と、内側に前記電線が通る開口を有し他方の食い込み部材に接する押さえ部材と、この押さえ部材を前記保持部材に締め付ける押さえボルトと、内側の開口に保持部材外周面が気密状態で嵌合する貫通部取り付けフランジと、この貫通部取り付けフランジと前記保持部材とをボルトにより固定する保持部材固定フランジと、を備え、各食い込み部材には、前記シール部材に対向する面に前記同心円状の突起が２以上設けられており、前記複数の電線は、前記２以上の同心円状の突起の間の位置で前記シール部材を貫通しており、前記押さえボルトが前記押さえ部材を前記保持部材に締め付けることにより、前記同心円状の突起がシール部材を押し付け、これにより該突起間にある電線をシールすることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成により、押えボルトで締め付けると、押え部材と保持部材は互いに引きつけられ、保持部材の段付き円筒部と押え部材間に挟まれた、シール部材とこの両側の食い込み部材は圧縮される。これにより食い込み部材の突起がシール部材に食い込み、シール部材の電線貫通部を圧縮するので、シール部材と貫通している電線は押付られシールが維持される。また最外周同心円の突起の押付けによりシール部材の外周は保持部材の円筒内周に押付けられ、シールがなされる。保持部材外周面と貫通部取付けフランジとはシールされているので、これにより電線貫通部のシールは完成する。
【０００８】
請求項２の発明では、前記保持部材固定フランジは、２つ割りで構成され内側開口内周部が前記保持部材外周に設けられた円周状溝に嵌合している。
【０００９】
かかる構成により、保持部材固定フランジを取り外すと、保持部材は内部に貫通電線を取付けた状態で、貫通部取付けフランジの内側開口内を通って取り外し、取付けできるので、貫通する電線の対象物との接続や取り外しが大変やりやすい構造となっている。
【００１０】
請求項３の発明では、前記電線は素線を絶縁性の熱収縮チューブで密着被覆している。
【００１１】
貫通する電線の素線を絶縁性の熱収縮チューブで被覆することにより、チューブと素線との間のシールが十分に行われる。また絶縁性であるのでシール部材、食い込み部材は絶縁部材でなくても、電線の電気的絶縁性は保持できる。
【００１２】
請求項４の発明では、前記シール部材と前記食い込み部材は絶縁性を有している。
【００１３】
シール部材と食い込み部材を電気的絶縁性のある材料で構成することにより、電線自体の絶縁性が劣化しても貫通部の絶縁性を維持することができる。
【００１４】
請求項５の発明では、前記電線は熱電対である。
【００１５】
電線としては、通常計測用の電線や給電用のケーブルが用いられるが、熱電対も使用することができる。
【００１６】
請求項６の発明では、前記熱電対は前記貫通部取付けフランジの一方の側にある接続端子から他方の側にある温度測定位置までの長さである。
【００１７】
従来の熱電対用の電線貫通装置では、内部の熱電対と貫通部の電線とを異種金属で接続し、貫通部の温度が高まると温度指示誤差を生じていたが、測定位置より貫通部を通過して外部の接続端子まで熱電対を用いることができる構造となったため、このような温度指示誤差を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の電線貫通装置を示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＵ−Ｕ矢視図である。１は電線で、制御ケーブル、給電ケーブル、熱電対などが用いられ、熱収縮絶縁チューブで被覆されている。これにより素線とチューブ間の気密性は確保される。２はシール部材で電気的絶縁性を有する弾性体で構成される。図２はシール部材を示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＶ−Ｖ矢視図である。シール部材２は厚みのある円板で直径Ｄと直径ｄの２つの同心円上および中心上に電線貫通穴２ａが等分に多数配列されている。電線１が貫通可能なように貫通穴径は貫通する電線１の外形よりも若干大きめに作られている。シール部材２は圧縮変形を利用したシール性と電気的絶縁性を要するため、各種ゴム材、テフロン、ナイロン、ウレタンなどの合成樹脂で構成される。なお、電線１が電気的絶縁材で被覆されている場合、シール部材は絶縁材でなくてもよい。
【００１９】
図３は食い込み部材３を示し、（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＷ−Ｗ矢視図、（Ｃ）は（Ａ）のＸ−Ｘ矢視図である。食い込み部材３は、厚みがあり、シール部材２と同じ外径を有する円板で、その一方の面に同心円状の３重の突起リング３ａを有し、中心と各突起リング３ａの間の谷間の２個の同心円上にシール材２と同じ間隔で同じ数の貫通穴３ｂを有する。突起の形状は断面が三角形の場合を示すが、先端に丸みを有しており、これにより圧縮時シール部材２を傷つけないようにして、寿命を長くできる。貫通穴３ｂはシール部材２と同様に電線１が貫通可能なように貫通穴径は貫通する電線１の外形よりも若干大きめに作られている。材質としては、大きさ、使用圧力、用途などの条件により、各種の金属材料、高強度の合成樹脂、またはセラミックスが用いられる。なお、電線１が電気的絶縁材で被覆されている場合、食い込み部材３は絶縁材でなくてもよい。
【００２０】
図４は保持部材４を示し（Ａ）は縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＹ−Ｙ矢視図である。保持部材４は内面段付円筒で、金属材料または合成樹脂で構成される。円筒内径の大きい方の内径はシール部材２と食い込み部材３の外径より若干大きめとし、小さい方の内径はこれらの外径より小さくかつこれらを貫通する電線１が通過できる大きさとする。外面には外周溝４ａが全周にわたり設けられている。また、円筒軸方向にネジ切りされたボルト穴４ｂとノックピン穴４ｃが設けられている。
【００２１】
５は円板状の押え部材で、ボルト穴を有し、図１に示すように食い込み部材３と接した状態で押えボルト６により保持部材４にボルト締めされる。これによりシール部材２には両面に設けられた食い込み部材３の突起リング３ａが食い込み貫通穴２ａを収縮させて貫通する電線１をシールすることができる。また外周の突起リング３ａによりシール部材２の外周面が保持部材４の内面に押し付られシールが行われる。押えボルト６の締付け強さを調整することにより、シールの強さを調整することができる。押さえ部材５の外径は保持部材４の外径と同じとしている。
【００２２】
７は貫通部取付けフランジで、中心に開口を有し、この開口に保持部材４の外周が嵌合する。開口内周にはＯリング１０（本図では２本）が設けられ嵌合面をシールする。
【００２３】
図５は保持部材固定フランジ８を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＺ−Ｚ断面図である。内穴８ａの内径部は保持部材４の外周溝４ａに嵌合するように構成されている。保持部材固定フランジ８は、内穴８ａを有し、かつ２つ割り構造となっている。従って２つ割り構造の保持部材固定フランジ８は、図１に示すように外周溝４ａに嵌合させた状態で保持部材４を貫通部取付けフランジ７の側面にボルト９により固定される。このように２つ割りになっているので取付け、取り外しが容易にできる。特に長い電線１の場合には、保持部材４に貫通した状態で貫通部取付けフランジ７への着脱が容易にでき便利である。
【００２４】
炉壁等の電線貫通部にはノズル１１が設けられ、このノズル１１にはノズルフランジ１２が設けられており、このノズルフランジ１２に貫通部取付けフランジ７はボルト１３により固定される。図１に示すようにノズルフランジ１２と接触する貫通部取付けフランジ７の接触面にはＯリング溝が設けられ、Ｏリング１４を挿入してシールしている。
【００２５】
このように構成された電線貫通装置の作用について説明する。
図１を参照して、押さえボルト６を締め込むと、押さえ部材５を介して食い込み部材３の突起リング３ａがシール部材２に食い込み、シール部材２が変形し、全ての貫通穴２ａを均等に、かつ効率良く締め付け、貫通穴２ａと電線とをシールするとともに、シール部材２の外周を膨張させ、シール部材２の外周と保持部材４の内周をシールする。シール部材２の貫通穴２ａを通る電線１は通常被覆電線を用い、この電気的絶縁により電気絶縁をする。しかし被覆電線の絶縁では強度的に不足する高圧シールの場合は、素線と貫通穴２ａの中間に絶縁材を設ける構造として電気絶縁する。
【００２６】
保持部材４と押さえ部材５の外径は貫通部取り付けフランジ７の内径より小さな外径となっているので、保持部材固定フランジ８を取り外せば、保持部材４は電線１を貫通させた状態で、貫通部取付けフランジ７の本図において左右いずれの側にも出し入れが可能であり、作業性に優れる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明は、つぎの効果を奏する。
▲１▼ 食い込み部材３の同心円上の貫通穴３ｂの両側の同心円上に設けられた突起リング３ａによりシール部材２を直接圧縮する構成のため、シール部材２の貫通穴２ａを直接圧縮できるので、比較的弱い圧縮力でシールできるため、シール性が向上する。
▲２▼ さらに、圧縮力を弱くできるので、シール部材２の傷みが少なく、寿命を延ばせる。またシール部材２の再使用も可能である。
▲３▼ 貫通穴２ａを収縮してシールするので、貫通する電線として、素線又は被覆電線を用いることができる。素線を用いる場合はシール部材２と食い込み部材３を絶縁材料で構成する。
▲４▼ 従来のねじ込み取付け構造でなくフランジにボルトで取付ける構造であるため、組み立て時に貫通する電線１がねじられたり、線同士の絡まりや電線１の損傷などが発生しない。
▲５▼ ねじ込み構造でないため、大型化が比較的容易である。これにより、複数の電線１を貫通させる場合にも、線間隔を大きくとることができ、組み込み作業が容易になり、絶縁劣化を起こし難くしている。
▲６▼ 大型化により１つの電線貫通装置で貫通する電線１の数を従来のものより多くすることができる。
▲７▼ 保持部材固定フランジ８を２つ割りとすることにより、貫通電線１と炉内の熱電対とを接続せず、一体もので組み込むことができるため、接続部の温度変化で測定誤差を生ずることを防止することができる。
▲８▼ 一度組み込んだ電線貫通装置を一時的に取り外すとき、炉内熱電対と電線貫通装置を炉内側に一体で容易に引き抜くことができる。このため、再組み立て時には、組み込み状態の熱電対と電線貫通装置をそのまま再組み込みできるので、組み付け時間を短縮化して作業性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電線貫通装置を示す。
【図２】シール部材を示す図である。
【図３】食い込み部材を示す図である。
【図４】保持部材を示す図である。
【図５】保持部材固定フランジを示す図である。
【図６】従来の電線貫通装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
１ 電線
２ シール部材
２ａ 貫通穴
３ 食い込み部材
３ａ 突起リング
３ｂ 貫通穴
４ 保持部材
４ａ 外周溝
４ｂ ボルト穴
４ｃ ノックピン穴
５ 押さえ部材
６ 押さえボルト
７ 貫通部取付けフランジ
８ 保持部材固定フランジ
８ａ 内穴
９ ボルト
１０ Ｏリング
１１ ノズル
１２ ノズルフランジ
１３ ボルト
１４ Ｏリング

Claims (6)

1. 弾性体で構成され同心円上に複数の電線が貫通しているシール部材と、同心円上に前記電線が貫通し同心円状の突起を有し該突起が前記シール部材の両面に配置された２個の食い込み部材と、内面段付き円筒体で食い込み部材とこれに挟まれたシール部材を内部に収納し段付き部で一方の食い込み部材を押さえる保持部材と、内側に前記電線が通る開口を有し他方の食い込み部材に接する押さえ部材と、この押さえ部材を前記保持部材に締め付ける押さえボルトと、内側の開口に保持部材外周面が気密状態で嵌合する貫通部取り付けフランジと、この貫通部取り付けフランジと前記保持部材とをボルトにより固定する保持部材固定フランジと、を備え、
   各食い込み部材には、前記シール部材に対向する面に前記同心円状の突起が２以上設けられており、前記複数の電線は、前記２以上の同心円状の突起の間の位置で前記シール部材を貫通しており、
   前記押さえボルトが前記押さえ部材を前記保持部材に締め付けることにより、前記同心円状の突起がシール部材を押し付け、これにより該突起間にある電線をシールすることを特徴とする電線貫通装置。
2. 前記保持部材固定フランジは、２つ割りで構成され内側開口内周部が前記保持部材外周に設けられた円周状溝に嵌合していることを特徴とする請求項１記載の電線貫通装置。
3. 前記電線は素線を絶縁性の熱収縮チューブで密着被覆していることを特徴とする請求項１記載の電線貫通装置。
4. 前記シール部材と前記食い込み部材は絶縁性を有していることを特徴とする請求項１記載の電線貫通装置。
5. 前記電線は熱電対であることを特徴とする請求項１記載の電線貫通装置。
6. 前記熱電対は前記貫通部取付けフランジの一方の側にある接続端子から他方の側にある温度測定位置までの長さであることを特徴とする請求項５記載の電線貫通装置。

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