JP5623648B2 - シール装置及び方法 - Google Patents

Description

開示された発明は、制御ロッドが通過した開口を通過する望ましくない流体流を防止するための、シール装置、及び対応する方法に関する。特に、制御ロッドは、壁部の一方の側に位置決めされたアクチュエータと、壁部の反対側に位置決めされた、制御される対象物との間の固定結合のために、壁部の開口を通過している。このように、アクチュエータは、制御ロッドの線形移動、並進移動、旋回移動又はその他のこのような移動によって、制御される対象物を遠隔で制御するために使用されてよい。望ましくない流体流を生じることなく、制御ロッドを壁部の開口に通過させ、かつこの開口において壁部に対して移動させる、主体のシール装置は、制御ロッドの周囲においてシールされかつ流体流を防止するためにフレキシブル部材によって壁部に取り付けられたパッキン箱を有する。このように、制御ロッドはパッキン箱を貫通しており、制御ロッドの周囲のパッキン箱シールは、制御ロッドとパッキン箱との間の流体密シールを提供する。

背景
シール装置は、通常、壁部のあらゆる開口を通る望ましくないガス流を低減又は排除するために、壁部の互いに反対の側における差圧が存在する用途において用いられる。１つのこのような用途は、壁部がフィルタ主空間を画定するファブリックフィルタシステムにおけるものである。フィルタ主空間は、低圧で、高温の化学的攻撃性のガスを含んでいる。低温の周囲空気がフィルタ主空間内へ漏れると、内部ガス温度が低下し、内部ガスを凝縮させる恐れがある。内部ガス凝縮は、しばしば過剰な腐食を生ぜしめる傾向があるため、望ましくない。したがって、周囲空気の漏れを防止又は低減するために使用されるシール又はシール装置は、気密であるべきである。同時に、シール／シール装置は、ある程度のフレキシビリティを許容する必要がある。制御される対象物の制御が、制御ロッドの様々な移動を必要とするからである。このような移動を許容することは、シール効率をある程度妥協しながら、シール装置を比較的複雑かつ高価にする。

この問題を解決するための１つの選択肢は、シール装置フレキシビリティの必要性を低減又は排除するために制御ロッドをフレキシブル又は関節型にすることである。しかしながら、このような変更は、制御ロッド、及び制御される対象物を制御するための制御ロッドの使用を、比較的より複雑かつコスト高にする。

概要
本開示の１つの課題は、壁部の互いに反対の側に差圧が存在する用途に有効な改良されたシール能力を備えるシール装置を提供することである。この課題は、壁部の開口を貫通した制御ロッドの周囲の流体密シールと、壁部に気密に固定されたパッキン箱と一体のフレキシブル部材とを備えた、壁部に対して可動なパッキン箱を有するシール装置によって達成される。

特に、主体のシール装置は、壁部開口の周囲と、壁部開口を貫通する可動な制御ロッドの周囲との気密シールを提供するために使用される。主体の実施の形態において、制御ロッドの互いに反対側の端部は、壁部の一方の側におけるアクチュエータ及び壁部の他方の側における制御される対象物と一体に形成されているか又はこれらと接合されている。このように、アクチュエータは、主として制御ロッドの移動によって、制御される対象物を制御するために使用されてよい。シール装置は、制御ロッドの周囲で壁部開口を通る望ましくない流体流を防止するために用いられる。シール装置は、制御ロッドの周囲の流体流を防止するために、制御ロッドの周囲にシールされたパッキン箱を有する。パッキン箱は、フレキシブル部材と一体形成されているか又は気密に接合されている。フレキシブル部材は、フレキシブル部材と壁部との間の流体流を防止するために、壁部に気密に固定されている。主体のシール装置のフレキシブル部材は、壁部開口内での制御ロッド移動の比較的大きな範囲を許容する。

主体のシール装置を用いると、パッキン箱の開口内での制御ロッドの移動は必要とされない。全ての制御ロッド移動は、壁部開口に対して、シール装置のフレキシブル部材が広い範囲の制御ロッド移動を許容することにより、生じる。このように、主体のシール装置は、優れたシール能力を備えた比較的単純で安価な構成である。

シール装置のフレキシブル部材は、パッキン箱から延びた、パッキン箱と一体に形成された又はパッキン箱の周囲に形成された、ひだ付きの又は平坦な材料から構成されていてよい。フレキシブル部材の一方の端部は、壁部開口を包囲しながら、壁部に気密に取り付けられている。フレキシブル部材の反対側の端部は、パッキン箱に気密に接合されているか又はパッキン箱と一体に形成されている。主体のシール装置は、壁部の外面（アクチュエータ側）又は壁部の内面（制御される対象物側）に固定されていてよい。

主体のシール装置の別の実施の形態は、１つ以上の壁部によって形成された閉鎖空間を有するファブリックフィルタシステムにおいて有効である。シール装置は、上記のように構成されていてよく、制御される対象物は、閉鎖空間の外側に位置決めされたアクチュエータによって制御される、閉鎖空間内に位置決めされたダンパである。

アクチュエータが、制御ロッドの運動によって、制御される対象物を制御することができるように、壁部の一方の側に配置されたアクチュエータと、壁部の他方の側に配置された制御される対象物とに取り付けられた制御ロッドが貫通した壁部開口をシールするために主体のシール装置を使用する方法であって、気密シールを使用して制御ロッドの周囲にシール装置パッキン箱をシールし、シール装置を通過する流体流を防止しながら、制御される対象物を制御するために、制御ロッドの線形移動、並進移動、旋回移動又はその他のこのような移動を許容するように、パッキン箱と一体に形成された又はパッキン箱に気密に接合されたフレキシブル部材を壁部に気密に固定することを特徴とする。

本開示によるシール装置を使用して、制御される対象物を制御するためにアクチュエータを使用する方法であって、アクチュエータが、制御ロッドの運動によって、制御される対象物を制御することができるように、前記シール装置は、壁部の一方の側に配置されたアクチュエータと、壁部の他方の側に配置された制御される対象物とに取り付けられた制御ロッドの移動を許容するように、制御ロッドが貫通した壁部開口をシールしている方法は、制御される対象物を制御するために、制御ロッドの有効な線形移動、並進移動、旋回移動又はその他のこのような移動のために、制御ロッドの周囲に気密にシールされたシール装置パッキン箱と、壁部に気密に固定された、パッキン箱と気密なフレキシブル部材とを備えた制御ロッドと一体に形成された又は制御ロッドに接合されたアクチュエータを移動させることを特徴とする。

従来技術のファブリックフィルタシステムの、側部部分断面概略図である。 従来技術のシール装置の側部断面図である。 本開示によるシール装置の側部断面図である。 制御ロッドの移動を示す、図３のシール装置の側部断面図である。 図２のシール装置の適用において使用される、本開示によるシール装置の側部断面図である。

詳細な説明
図１は、ファブリックフィルタシステム１０の一部の概略的な断面図である。ファブリックフィルタシステム１０は、通常はフィルタバッグの形態のフィルタ部１を有し、このフィルタ部１は、通常、石炭燃焼又は廃棄物焼却プロセスからの排気ガスであってよい、フィルタ部１を流過するガス３から粒子状物質を分離する。フィルタ部１を通過した後、ガス３は、主空間５内を流れ、出口ダクト７を流過する。旋回軸１１に枢着されたドアの形態のダンパ９は、出口ダクト７に流入するガス３の量を制御するために使用される。これは、例えばファブリックフィルタシステム１０内のメンテナンス作業を可能にするために、フィルタ部１を通るガス３の流れを遮断するために使用されてよい。つまり、ガス３は、択一的に、単純かつ明瞭にするために図１に示されていない、他のフィルタ部へ流れることが可能にされていてもよい。

ダンパ９は、アクチュエータ１３によって制御される。アクチュエータ１３は、壁部１５の外面１５ａよりも外側に位置決めされている。壁部１５の内面１５ｂは、主空間（plenary space）５を形成している。主空間５内に位置決めされかつ本記載に従って使用されるダンパ９は、"制御される対象物（controlled entity）"９ａを構成する。制御ロッド１７の互いに反対側の端部１７ａ及び１７ｂは、壁部開口１５ｃを通って、ダンパ９とアクチュエータ１３とに、ダンパ９とアクチュエータ１３との間において取り付けられている。アクチュエータ１３の移動は、取り付けられた反対側の端部１７ａの移動、ひいては、ダンパ９に取り付けられた制御ロッド１７の反対側の端部１７ｂの並進移動を生ぜしめる。反対側の端部１７ｂのこのような並進移動は、制御ロッド１７の主に線形運動によって、ダンパ９の移動を生ぜしめる。例えば、図１に示したように、アクチュエータ１３を壁部１５の外面１５ａに向かって押すことにより、アクチュエータ１３の移動は、制御ロッド１７を介して、ダンパ９に伝達される。このような移動は、ダンパ９を、旋回軸１１を中心にして、ガス３の流れがブロックされる、若しくは"遮断される"、"閉鎖された"位置２１へ揺動させる。シール装置２２は、壁部１５を貫通した開口１５ｃを包囲する領域２５において使用される。制御ロッド１７は、主空間５内の反対側の端部１７ｂと、壁部１５の外面１５ａを超えた主空間５の外側の反対側の端部１７ａとを有するように、開口１５ｃを貫通するように位置決めされている。シール装置２２は、シール装置２２のシール機能を損なうことなく制御ロッド１７の線形移動を許容する。

図２は、上記の従来技術のシール装置２２をより詳細に示している。シール装置２２は、壁部１５における開口１５ｃに沿って形成された凹所３３を有する。シール装置２２のシール機能は、例えばシリコンゴムから形成されたシールリング３１によって提供されている。シールリング３１は、延長したエッジ３１ａが開口１５ｃの内側エッジ１５ｄを超えて開口１５ｃ内へ内方に延びるように、壁部１５の凹所３３に配置されている。シールリング３１の弾性により、シールリング３１は、シールリング３１と制御ロッド１７との間のシール機能を維持しながら、制御ロッド１７の制限された横方向移動時に、凹所３３内へさらに移動させられてよい。これは、図２に示されており、制御ロッド１７は、開口１５ｃ内で僅かに左側へ移動させられており、これにより、同様に、シールリング３１を、左側においてさらに凹所３３内へ、右側においてさらに内側エッジ１５ｄを超えて移動させる。シールリング３１は、ねじ（図示せず）によって壁部１５に取り付けられてよいカバープレート３５によって凹所３３内に適切な向きで維持されている。

この従来技術のシール装置２２は、制御ロッド１７のある程度の制限された横方向移動２３を許容するが、このような移動は、シール機能効率を低減する。図２に示された従来のシール装置において、制御ロッド１７の横方向移動と、シールリング３１のシール機能有効性との兼ね合いが存在する。シールリング３１を制御ロッド１７の周囲によりきつく取り付けるためにばね（図示せず）が凹所３３に加えられ、グリースが凹所３３を満たすように加えられたとしても、シールリング３１はより複雑であり、シール機能は、ばね及びグリースを加える前よりも有効でなくなる。

図３は、壁部１５に対して可動なパッキン箱３７を有する、本開示発明によるシール装置２０を示している。フレキシブル部材３９は、制御ロッド１７の一部を包囲するように、パッキン箱３７と一体に形成されているか又はパッキン箱３７に気密に接合されている。フレキシブル部材３９がパッキン箱３７に気密に接合されている場合は、一方の自由端部３９ａは、接着剤、取付け手段又は同様のものによってパッキン箱３７の外面３７ｃに接合されている。フレキシブル部材３９の反対側の自由端部３９ｂは、接着剤、取付け手段又は同様のものによって壁部１５に気密に固定されている。つまり、フレキシブル部材３９は、流体流又は流体漏れが壁部１５とパッキン箱３７との間に生じることを防止する。

制御ロッド１７は、開口１５ｃと、フレキシブル部材３９の内部３９ｃと、パッキン箱３７の開口３７ａとを貫通している。開口３７ａには、制御ロッド１７の周囲にシールを提供する気密シール４１が設けられている。制御ロッド１７の移動は、制御ロッド１７の周囲にシール４１によって気密にシールされたパッキン箱３７の直線移動、並進移動、旋回移動又はその他のこのような移動を生ぜしめる。制御される対象物を制御するために、パッキン箱３７に対する制御ロッド１７の移動は実質的に生じる必要はない。これは、パッキン箱３７に、制御ロッド１７の周囲において比較的極めて確実なシール４１が提供されることを意味する。１つ以上のシールリングの形態のシール４１は、制御ロッド１７にかなり高い押圧力を提供するので、より低い押圧力のシールよりも著しく効率的なシール機能を提供する。シール４１に使用可能な材料は、例えばＶＩＴＯＮ^TM（米国デラウェアのDuPont Performance Elastomers L.L.C.の商標である）、及び意図した目的、及び意図した条件下での使用に適した同様の材料を含む。

フレキシブル部材３９は、図３及び図４に示されたようなひだ付き材料から形成されているか、又は図５に示したように平坦な材料から形成されていてよい。このように、フレキシブル部材３９は、耐熱性、フレキシブル部材が曝される化学物質のための耐化学腐食性、差圧に耐えるための構造的一体性、耐摩耗性、フレキシビリティ及び同様のものに関して、意図した目的及び意図した条件に適したあらゆるフレキシブルな材料から構成されていてよい。特に図１に示されたファブリックフィルタシステム用途に関連して使用するために、鋼又は鋼強化材料のようなフレキシブルな金属材料が、フレキシブル部材３９を構成するのに適していると考えられる。図５に関連して例示するように、フレキシブル部材３９は、より要求の少ない用途に対してはゴムホースの形態であってもよい。選択的に強化された、その他のポリマ、天然ゴム又は合成ゴム及び同様のものも、幾つかの用途のために考えられてよい。制御ロッド１７は、開口１５ｃの内側エッジ１５ｄと制御ロッド１７の本体１７ｄとの間の移動又は"遊び"を許容するように寸法決めされた開口１５ｃを通過している。制御ロッド１７と開口１５ｃとの間にはシール機能は必要とされないので、図４に示したように、開口１５ｃは、必要に応じて、制御ロッド１７のより多くの移動を許容するように寸法決めされてよい。

図５は、"レトロフィット（改装）用途"において使用されるシール装置２０の実施の形態を示している。ここで使用される"レトロフィット用途"という用語は、図２に示されたような従来のシール装置２２が以前装備されていたファブリックフィルタシステム又は同様のシステムにおいて本開示発明のシール装置２０を使用することを意味する。このようなレトロフィット用途において、従来の老朽化した、漏れやすい又は不満足なシール装置２２は、主体のシール装置２０の装着により、無関係にされる。可動なパッキン箱３７は、平坦なフレキシブル部材３９によって壁部１５に気密に固定されており、前記部材３９は、意図した用途の特定の要求に応じて、金属ホース、金属強化ホース、天然又は合成ホース又は同様のものの形態であってよい。図２に示された従来のシールリング３１及びカバープレート３５は、開口１５ｃの周囲から取り外されてよい。図５に示したように、パッキン箱３７は、壁部１５のいずれかの側に、すなわち、壁部１５（図示せず）の外面１５ａ（アクチュエータ側）又は壁部１５の内面１５ｂ（制御される対象物の側）のいずれかに配置されてよい。

アクチュエータ１３が、制御ロッド１７の運動によって、制御される対象物９ａを制御することができるように、壁部１５の一方の側に配置されたアクチュエータ１３と、壁部１５の他方の側に配置された、制御される対象物９ａとに取り付けられるように制御ロッド１７が通過した開口をシールするための主体のシール装置２０を使用する方法であって、気密シール４１を用いて制御ロッド１７の周囲にシール装置２０のパッキン箱３７をシールし、シール装置２０を通過する流体流を防止しながら、制御される対象物９ａを制御するために、制御ロッド１７の線形移動、並進移動、旋回移動又はその他のこのような移動を許容するために、パッキン箱３７に気密に接合されたフレキシブル部材３９を壁部１５に気密に固定することを特徴とする。

本開示発明によるシール装置２０を使用して、制御される対象物９ａを制御するためにアクチュエータ１３を使用する方法であって、アクチュエータ１３が、制御ロッド１７の運動によって、制御される対象物９ａを制御することができるように、シール装置２０は、壁部１５の一方の側に配置されたアクチュエータ１３と、壁部１５の他方の側に配置された制御される対象物９ａとに取り付けられた制御ロッド１７の移動を許容するように、制御ロッド１７が通過した開口１５ｃをシールしている方法は、制御される対象物９ａを制御するために、制御ロッド１７の有効な線形移動、並進移動、旋回移動又はその他のこのような移動のために、制御ロッド１７の周囲に気密にシールされたシール装置２０のパッキン箱３７と、壁部１５に気密に固定されたパッキン箱３７と一体のフレキシブル部材３９とを備えた制御ロッド１７との連絡関係においてアクチュエータ１３を移動させることを特徴とする。

本開示発明は、上述の例に限定されず、添付された請求項の範囲内で様々な形式で変化及び変更させられてよい。例えば、制御ロッド１７が直線的なエレメントとして例示されているとしても、制御ロッド１７は、意図した目的のための所望の択一的形態、例えば湾曲、屈曲、らせん形又はその他のこのような形態を成してよい。

Claims (7)

1. 制御ロッド（１７）であって、壁部（１５）における開口（１５ｃ）を通過しており、前記制御ロッドは、アクチュエータが、前記制御ロッドの運動により、制御される対象物を制御することができるように、前記壁部の一方の側に配置されたアクチュエータ（１３）と、前記壁部の他方の側に配置された、制御される対象物（９ａ）との間に取り付けられている、制御ロッド（１７）と、
   シール装置（２０）であって、前記制御ロッド（１７）の周囲に気密にシールされたパッキン箱（３７）を有し、該パッキン箱（３７）及び前記制御ロッド（１７）は、前記壁部（１５）に対して可動である、シール装置（２０）と、
   フレキシブル部材（３９）であって、その一方の端部（３９ａ）において、前記パッキン箱（３７）に気密に接合されている又は該パッキン箱（３７）と一体に形成されており、かつその反対側の端部（３９ｂ）において、前記壁部（１５）に気密に取り付けられており、これにより、前記壁部（１５）と前記制御ロッド（１７）との間の遊びを提供する壁部開口（４５）が設けられている、フレキシブル部材（３９）と、
   を備えるシール装置（２０）において、
   前記パッキン箱（３７）は、前記制御ロッド（１７）の周囲にシールを提供する１つ以上のシールリングの形態の確実な気密シール（４１）を備えた開口を有することを特徴とする、シール装置。
2. 前記フレキシブル部材は、ひだ付き材料から形成されている、請求項１記載のシール装置。
3. 前記フレキシブル部材は、平坦な材料から形成されている、請求項１記載のシール装置。
4. 前記パッキン箱（３７）は、前記壁部（１５）の外面（１５ａ）に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のシール装置。
5. 前記パッキン箱（３７）は、前記壁部（１５）の内面（１５ｂ）に配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載のシール装置。
6. 前記開口（１５ｃ）は、該開口内での前記制御ロッド（１７）の移動のために寸法決めされている、請求項１から５までのいずれか１項記載のシール装置。
7. 壁部（１５）によって限定された閉鎖空間（５，７）を有するファブリックフィルタシステムであって、
   請求項１から６までのいずれか１項記載のシール装置（２０）を備え、制御される対象物（９ａ）が、前記閉鎖空間の外側のアクチュエータ（１３）によって制御される、前記閉鎖空間（５，７）の内側のダンパ（９）であることを特徴とする、ファブリックフィルタシステム。

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