KR19980703332A - 가압형 용기 안으로 관통하는 랜스를 위한 개구부 안에 삽입된랜스의 밀봉장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가압형 용기, 특히 용광로 안으로 관통하는 랜스를 위한 개구부 안에 삽입된 랜스(12)의 밀봉장치에 관한 것이다. 상기 밀봉장치는 용광로 측의 전면벽과 주변의 전면벽을 갖춘 제 1하우징(46)을 포함하는데, 각각의 상기 전면벽에는 랜스(12)가 관통하는 축방향으로 난 개구부와 제 1하우징(46)에 장착된 밀봉기관(14)이 구비된다. 상기 밀봉기관(14)은 최소한 하나의 패킹(50)과 최소한 하나의 축방향으로 움직일 수 있는 고리형 피스톤(52)을 포함하는데, 상기 패킹과 고리형 피스톤은 밀봉장치의 축(24)을 동축으로 하여 위치하고, 상기 피스톤(52)이 작동할 때 상기 패킹(50)은 피스톤(52)과 제 1하우징(46)의 전면벽 중 하나 사이에 위치한다. 상기 피스톤(52)이 작동할 때, 상기 패킹(50)이 축방향으로 상기 하우징(46)의 전면벽 중 하나의 벽 쪽으로 밀려나게 되고, 따라서 상기 패킹(50)이 방사상으로 팽창되어 상기 랜스(12) 둘레를 밀봉한다.

Description

가압형 용기 안으로 관통하는 랜스를 위한 개구부 안에 삽입된 랜스의 밀봉장치

용광로 안의 기체 농도를 측정하기 위해 측정침이 달린 랜스를 용광로의 측면으로 뚫린 구멍 안으로 삽입하는 방법은 공지되어 있다. 용광로 안은 게이지압이 지배적이기 때문에, 다소 인체에 해로운 가스의 누출을 방지하기 위해서 랜스가 들어오는 구멍이 밀봉된다.

이러한 목적으로 랜스의 삽입과 인출을 가능케 하면서 용광로로부터의 가스 누출을 방지하는 밀봉장치가 장착된다.

상기 밀봉장치의 간단한 형태는 가소성이 있는 변형 가능한 패킹으로서, 상기 패킹은 틈새가 없는 하우징 안에 위치하여 안으로 삽입된 랜스에 바로 접하므로써 상기 하우징으로부터 차단되어 밀봉이 이루어진다. 그렇지만 상기 랜스의 횡단면은 비교적 심하게 변하기 쉽다. 이러한 횡단면의 변형은 한편으로는 침전 또는 마모로 인한 횡단면의 커짐과 작아짐에 기인하고, 다른 한편으로는 작동에 필요한 온도의 변화와 이와 관계하는 열에 의한 랜스의 팽창 또는 수축에 기인한다. 한편 상기 변형으로 인해 가소성이 있는 패킹이 비교적 빠르게 더 이상 상기 랜스에는 접하지 않으므로 상기 패킹의 고유한 밀봉특성이 사라지게 된다.

DE-A-29 50 672에 단단히 죄일 수 있으며, 밀봉장치와 연결되어 상기 랜스에 접하는 탄성호스 밀봉장치를 포함하는 밀봉장치가 개시되어 있다. 상기 탄성 밀봉장치가 삽입된 랜스에 압력을 가함으로써, 상기 밀봉장치가 상기 랜스에 더욱 틈새 없이 접하므로 밀착도가 상승한다. 상기 호스밀봉장치가 지속적으로 상기 랜스에 접하므로써 상기 랜스를 삽입할 때와 배출할 때 마찰로 인한 상기 호스 밀봉장치의 마모와 파손, 그리고 이와 관련된 밀봉장치의 기능 상실이 현저하다.

상기 밀봉장치의 탄력을 보장해야 하기 때문에, 상기 마찰면을 강화시키거나 피복 처리해도 마모를 방지할 수는 없다. 다시 말해서, 가소성 있는 밀봉장치에서 일반적인 것과 같이 임의로 벽의 강도를 높일 수 없으며, 상기 가소성이 있는 밀봉장치의 탄력이 일반적으로 높지 않기 때문에 마모에 강한 물질로 마찰면을 피복 처리할 수도 없다.

상기 랜스에 접하는 탄성 밀봉장치의 단점을 피하기 위해서 DE-A-44 15 219와 DE-A-44 15 221과 같은 공개서가 탄성이 있고, 부풀려질 수 있는 밀봉장치를 포함하는 밀봉장치를 개시하고 있다. 압력이 가해져 랜스가 삽입될 때, 상기 밀봉장치는 상기 랜스에 바로 접하나, 상기 랜스가 삽입되어 배출될 때는 복원되어, 상기 밀봉장치가 더 이상 상기 랜스에 접하지 않는다. 상기 랜스를 삽입하거나 배출하는 동안 밀착도를 보장하기 위해, 항상 상기 랜스에 접하는 다수의 고리 밀봉장치, 예를 들어 연질 밀봉장치 또는 패킹이 장착된다. 이러한 밀봉장치에 있어서, 탄성제가 빠르게 마모되는 단점은 배제되지만, 아직도 한 가지 다른 새로운 문제점이 있다. 상기 랜스를 이송할 때 부풀려 질 수 있는 탄성 밀봉장치는 더 이상 랜스에 접하지 않기 때문에, 이 단계에서 상기 랜스 횡단면의 변형으로 말미암은 방사상의 유극이 더 이상 보완될 수 없다.

본 발명은 가압형 용기, 특히 용광로 안으로 관통하는 랜스(lance)를 위한 개구부 안에 삽입된 랜스의 밀봉장치에 관한 것이다.

도 1은 랜스를 밀봉하는 장치의 제 1실시예에 의한 축을 자른 단면도이고,

도 2는 도 1에 의한 밀봉장치의 중심 부분의 확대 단면도이고,

도 3 내지 도 7은 서로 상이한 밀봉장치의 중심 부분의 단면도이고,

도 8은 선(A-A´)을 따라서 축의 세로 방향으로 도 1의 밀봉장치를 자른 횡단면을 나타낸다.

따라서 본 발명의 목적은 지나치게 빠른 마모로 인해 밀봉장치의 밀착도를 감소시키지 않고서 상기 랜스 횡단면의 변형으로 말미암은 유극을 보완할 수 있는 밀봉장치를 마련하는 것이다.

본 발명의 목적은 가압형 용기, 특히 용광로 안으로 관통하는 랜스를 위한 개구부 안에 삽입된 랜스의 밀봉장치에 의해 달성된다. 상기 장치는 용광로 측의 전면벽과 주변의 전면벽을 갖춘 제 1하우징과 제 1하우징 안에 위치하는 밀봉기관을 포함하고, 상기 전면벽에는 랜스를 위한 관통 개구부가 축방향으로 구비된다. 또한 상기 장치는 상기 밀봉기관이 최소한 하나의 패킹과 축방향으로 움직일 수 있으며, 밀봉장치의 축을 동축으로 하여 위치하는 고리형 피스톤을 최소한 한 개씩을 포함하는 것과, 상기 패킹이 상기 피스톤과 제 1하우징의 전면벽 중 하나의 벽 사이에서 상기 피스톤의 작동 방향으로 배열되는 것과, 상기 피스톤이 작동함으로써 상기 패킹이 제 1하우징의 전면벽에 대하여 축방향으로 눌려져 방사상으로 팽창하고 상기 랜스의 둘레를 밀봉하는 것을 특징으로 한다.

밀봉 요소로서 패킹, 즉 가소성이 있는 밀봉장치를 사용함으로써 밀봉장치의 마모에 의한 부작용이 현저하게 줄어든다. 실제로 가소성이 있는 밀봉장치에 있어서, 밀봉장치의 탄력을 유지하는데 문제가 없다. 그러므로 이러한 패킹에 있어서 재료의 강도를 높일 수 있으며, 밀봉장치의 고유한 특성에 악영향을 끼치지 않으면서 마찰면을 마모에 강한 물질로 피복 처리할 수 있다.

여기에서 패킹이라는 개념은 상위 개념으로 쓰여지고 있음을 알 수 있다. 본 발명에서 사용된 패킹은 축방향으로 옆으로 나란히 위치하는 패킹 고리로 구성될 수 있다는 것쯤은 전문가라면 당연히 이해할 수 있다. 이러한 경우 각각의 패킹 고리는 피스톤이 작동할 때 서로 눌러지는 상태가 되며, 이때 제 1패킹 고리는 전면벽 중 하나의 벽으로부터 떨어지는 반면에, 제 2패킹 고리는 상기 피스톤에 바로 접하여 이 사이에 위치하는 패킹 고리에 피스톤의 압력을 전달한다.

상기 패킹이 피스톤에 의해 눌릴 수 있기 때문에, 본 발명에 의한 밀봉장치는 상기 밀봉장치가 랜스 횡단면의 변형에 맞춰질 수 있는 고유한 특성을 갖는다. 이밖에도 밀봉장치 안의 랜스를 이송하기 위해 상기 피스톤의 작동이 멈춰질 수 있다. 그러므로써 상기 랜스의 둘레를 둘러싸는 상기 패킹의 좁은 시트(seat)가 느슨해져 상기 랜스를 적은 마찰 저항으로 이송할 수 있다.

또한 상기 전체 밀봉장치의 밀착도는 용기 안의 내압에 상응하여 피스톤이 더 활발하게 또는 더 약하게 작동함으로써 용기 안의 상태에 맞춰질 수 있다. 다시 말해서 예를 들어 용기 안의 압력이 증가할 때, 밀봉장치의 비교적 높은 필수적인 밀봉장치의 밀착도가 피스톤이 활발하게 작동함으로써 달성된다.

바람직한 실시예에서는 상기 밀봉기관은 밀봉장치의 축을 동축으로 하여 위치하는 두 개의 피스톤과 두 개의 패킹을 포함하고, 이때 두 개의 피스톤은 축방향으로 두 개의 패킹 사이에 위치하기 때문에, 상기 패킹은 피스톤 작동시 반대방향으로 작동하고, 각각의 패킹은 하나의 피스톤에 의해 제 1하우징의 전면벽 중 하나의 벽으로 눌려 질 수 있다.

다수의 패킹을 사용함으로써 각각의 패킹 소모량이 줄어들 수 있다. 이밖에도 상기 피스톤의 작동 빈번도가 비교적 작을 때 밀봉장치의 충분한 밀봉 작용이 이루어진다.

상기 랜스의 삽입 또는 배출을 용이하게 하기 위해, 그리고 밀봉장치의 마모를 줄이기 위해서는 최소한 하나의 패킹 내에 탄성요소를 밀봉장치의 축을 동축으로 하여 장착하는 것이 바람직하다. 이때 상기 탄성요소는 패킹에 의해 둘러싸이며, 피스톤이 작동하지 않을 때 상기 패킹이 축방향으로 변형하는 것을 최소한 부분적으로나마 감소시킨다.

피스톤이 상기 패킹 위로 가하는 압력이 줄어들 때 상기 탄성요소는 본래의 형태로 다시 돌아가려고 한다. 상기 피스톤이 더 이상 작동하지 않고, 상기 피스톤이 상기 패킹을 누를 때, 탄성요소 안에 저장되어 있던 잠재 에너지가 발산되어 상기 패킹이 축방향으로 팽창한다. 상기 팽창으로 방사상의 수축이 뒤따르고, 따라서 상기 랜스를 둘러싸는 상기 패킹의 좁은 시트가 느슨해진다.

바람직한 실시형태에서 상기 밀봉장치는 제 2하우징을 포함하는데, 이때 리브에 의해 분리되는 챔버 안의 제 1하우징은 방사상으로 움직일 수 있도록 제 2하우징 안에 위치하기 때문에, 제 1하우징이 상기 밀봉기관을 이용하여 스스로 상기 랜스에 중심을 맞출 수 있다.

상기 제 2하우징의 챔버 안의 제 1하우징이 움직일 수 있는 가능성으로 인해 제 1하우징이 스스로 밀봉장치 안의 랜스가 비스듬하게 또는 축방향으로 기우는 위치에 맞추는 것이 가능해진다. 따라서 상기 랜스가 비스듬하게 또는 축방향으로 기울어져 상기 밀봉장치 안으로 삽입될 때, 상기 제 1하우징은 상기 랜스에 자유자재로 중심을 맞출 수 있다.

상기 밀봉장치 전체의 밀착도를 보장하기 위해, 제 1하우징의 전면벽에 장착된 고리형 연질 밀봉장치를 이용하여 챔버의 리브를 차단하여 상기 제 1하우징을 밀봉하는 것이 바람직하다.

두 개의 피스톤 사이에 고리형 압력챔버가 형성되도록 두 개의 피스톤이 장착되는 실시형태가 특히 바람직하다. 또한 각각의 피스톤이 방사상의 안쪽으로는 내부 고리 밀봉장치를 이용하여 축을 동축으로 하는 유도함을 밀봉하고, 방사상의 바깥쪽으로는 외부 고리 밀봉장치를 이용하여 제 1하우징의 내면을 밀봉하면, 상기 고리형 압력챔버는 축방향으로 밀봉되고, 압력챔버에 매체를 이용하여 압력을 가함으로써 두 개의 피스톤이 동시에 작동할 수 있다.

이로 인해 압력매체를 두 개의 피스톤으로 공급하는 분리된 도관과 많은 비용을 필요로 하는 가압 제어기가 생략된다.

또 다른 실시형태로 압력챔버를 바깥쪽으로 밀봉하는 탄성 밀봉장치가 압력챔버 안에 위치한다.

이러한 실시형태에서는 방사상의 안쪽으로는 유도함과, 방사상의 바깥쪽으로는 제 1하우징의 내면을 차단하여 각각의 피스톤을 밀봉하는 상기 고리 밀봉장치를 사용하지 않을 수 있다.

상기 패킹의 지속적인 일정한 압축응력과 일정한 밀착도를 보장하기 위해, 상기 피스톤을 작동시킬 수 있는 탄성제가 상기 피스톤 사이의 압력챔버 안에 선택적으로 장착될 수 있다. 상기 탄성제는 예를 들어 나사 스프링을 포함할 수 있다. 상기 압력챔버가 압력을 받지 않는 상태일 때, 상기 나사 스프링이 일정한 힘으로 상기 피스톤을 상기 패킹 쪽으로 누른다. 상기 스프링의 탄력은 패킹 안의 탄성제의 탄력보다 작다는 것을 알 수 있는데, 이는 상기 탄성제가 일반적으로 패킹 변형을 전혀(부분적으로도) 감소시키지 못하기 때문이다.

또 다른 변형의 실시예에서는 방사상으로 움직일 수 있는 쐐기형 요소가 두 개의 피스톤 사이에 장착됨으로써 상기 피스톤이 작동될 수 있다. 상기 쐐기형 요소는 예를 들어 제 1, 제 2하우징 사이의 챔버에 매체를 이용하여 압력을 가함으로써 방사상의 안쪽으로 움직일 수 있다.

쐐기형 요소에 방사상의 안쪽으로 힘을 가하는 탄성제, 예를 들어 압축응력을 받는 나사 스프링 또는 탄성 플라스틱으로 만들어진 압축응력을 받는 고리도 마찬가지로 선택적으로 쐐기형 요소를 둘러싸도록 장착될 수 있다.

방사상의 안쪽으로는 유도함에서 지탱되고, 방사상의 바깥쪽으로는 쐐기형 요소를 내리 누르는 탄성제가 쐐기형 요소의 복원 요소로서 유도함과 쐐기형 요소 사이에 위치할 수 있다.

앞에서 언급한 모든 변형 실시형태의 장점은 상기 랜스 위에서 제 1하우징과 상기 랜스 사이에 위치하는 지지면에 상기 랜스의 지지면의 마찰 저항을 저하시키는 물질로 피복처리를 하는 것이다.

그러므로써 물론 지지면의 마모는 감소하고, 반대로 밀봉장치의 사용 기간은 현저하게 연장된다.

다음에 이어지는 도면으로 본 발명에 의한 다양한 실시형태가 설명된다.

도 1은 밀봉장치의 실시예를 통한 단면을 나타낸다. 상기 도면은 외부 하우징(2)을 포함하며, 상기 하우징의 내부는 다수의 챔버(4 ~ 8)로 나뉘어져 있다. 상기 다수의 챔버는 리브(rib)(10)에 의해 축방향으로 분리되어 상기 다수의 챔버 안으로 각각의 밀봉 요소가 삽입되어 있다. 상기 하우징(2)과 리브(10)의 축방향의 중앙에 랜스(12)가 관통하는 개구부가 구비되어 있다. 상기 랜스(12)와 개구부 사이의 비교적 커다란 레이디얼 유극이 나타나도록 상기 개구부의 폭의 치수가 정해져 있다.

도 1의 상기 밀봉장치는 중간 챔버(6) 안에 장착된 중앙 밀봉기관(14) 이외에도 챔버(4, 8) 안의 두 개의 추가 밀봉 요소(16, 18)를 포함한다. 상기 챔버는 예를 들어 DE-A-44 15 219와 DE-A-44 15 221에 설명되어 있는 챔버와 동종이다. 상기 챔버는 링(20, 22)을 포함하는데, 상기 링의 내경 횡단면은 랜스(12)의 횡단면에 맞춰져 있다. 각각의 링(20, 22)이 각각의 챔버(4, 8) 안에 괄호 내의 순서에 따라 장착되기 때문에, 각각의 링은 밀봉장치의 중앙축(24)의 세로 방향으로 움직일 수 있다. 하우징(2)의 각각의 챔버(4, 8) 안의 상기 링(20, 22)이 움직일 수 있는 가능성으로 인해, 상기 링(20, 22)이 스스로 비스듬하게 또는 축방향으로 기울어진 밀봉장치 안의 랜스(12) 위치에 맞추는 것이 가능해진다. 따라서 상기 랜스가 밀봉장치에 의해 비스듬하게 또는 축방향으로 기울어져 삽입될 때, 밀봉 요소를 갖춘 링은 랜스(12)에 중심을 맞출 수 있다.

상기 링(20, 22)은 상기 랜스의 위에 놓이는 밀봉 패킹 또는 밀봉장치의 홀더를 나타낸다. 예를 들어 상기 링(20)의 내부에는 두 개의 패킹 고리(26)로 구성된 패킹이 구비되어 있고, 상기 패킹에 의해 상기 링이 랜스(12) 위에 놓인다. 상기 링(22)은 부풀려질 수 있는 밀봉장치(30)를 포함하며, 상기 링의 공동(空洞)(32) 안에 상기 밀봉장치가 넣어져 있다. 상기 부풀려 질 수 있는 밀봉장치(30)의 부풀어오르지 않은 부위가 공동 안으로 끌어 들여져 있다. 그러므로써 부풀려 질 수 있는 밀봉장치(30)를 손상시키거나 마모시키지 않고서 상기 랜스(12)의 이송이 가능해진다. 그러나 상기 부풀려 질 수 있는 밀봉장치(30)는 일반적으로 밀봉장치 요소(16)의 두 개의 패킹 고리(26) 보다 더 큰 레이디얼 유극을 부풀어 오른 위치로 보완한다. 상기 링(22)은 공동(32)의 양쪽에 배열된 두 개의 패킹(28)에 의해 랜스(12) 위에 위치하는 것이 바람직하다. 상기 부풀려 질 수 있는 밀봉장치(30)에 압력을 가하기 위해 챔버(8) 위로 압력이 가해지는 것이 바람직하다. 이때 상기 압력 가하기는 공급 개구부(34)를 통해 압력매체가 상기 챔버에 공급됨으로써 이루어진다. 상기 링(22) 안의 개구부(36)에 의해 상기 챔버(8)가 공동(32)과 연결됨으로써, 상기 압력매체가 부풀려 질 수 있는 밀봉장치(30) 안에 이른다. 따라서 상기 부풀려 질 수 있는 밀봉장치(30)는 압력 하에 있는 액체 또는 압력 하에 있는 기체에 의해 부풀려 질 수 있음을 알 수 있다.

상기 랜스(12)의 삽입 방향에서 보아 챔버(8)의 뒤쪽에서 윤활제 유입 개구부(38)가 하우징(2)의 리브(10) 안으로 장입된다. 그러므로써 윤활제가 고리형 공동(40) 안에 이르며, 상기 공동은 축 둘레 쪽으로는 링(22)에 의해, 용광로 측으로는 중앙 밀봉기관(14)에 의해 제한되며, 안쪽으로는 상기 랜스(12)에 의해, 바깥쪽으로는 리브(10)에 의해 방사상으로 둘러싸인다. 상기 윤활제는 상기 랜스를 이송할 때 상기 패킹의 마모가 감소하도록 패킹에 윤활유를 주입하는데 쓰일 뿐만 아니라, 상기 랜스에 부식을 방지하는 엷은 막을 씌우는데에도 쓰인다.

차단 가스의 유입 개구부(42)는 삽입 방향에서 보아 밀봉 요소(16) 앞에 장착된다. 상기 개구부(42)를 통해 차단 공기가 높은 압력으로 고리형 공동(44) 안으로 불어넣어진다. 상기 밀봉요소(16)의 밀착도가 떨어져 인체에 해로운 가스, 예를 들어 일산화탄소가 용광로에서 누출되는 것은 상기 공동(44) 안의 압력이 용광로 안의 압력보다 더 클 때 방지된다.

도 2에서 상기 중앙 밀봉기관(14)은 확대되어 나타나 있다. 상기 중앙 밀봉기관은 용광로 측과 둘레 쪽으로 전면벽을 갖는 내부 하우징(46)을 포함하고, 상기 전면벽에는 랜스(12)의 관통 개구부가 구비된다. 상기 내부 하우징이 밀봉장치의 중앙 축(24)에 세로 방향으로 움직일 수 있도록 상기 내부 하우징은 외부 하우징(2)의 중앙 챔버(6) 안에 장착된다. 상기 하우징(2)의 챔버(6) 안의 내부 하우징(46)이 움직일 수 있는 가능성으로 인해, 링(20, 22)의 경우에서와 같이, 상기 랜스가 밀봉장치에 의해 비스듬하게 또는 축방향으로 기울어져 삽입될 때, 내부 하우징(46)이 상기 랜스(12)에 중심을 맞추는 것이 가능해진다.

축(24)을 동축으로 해서 전면벽 안의 나선형 홈 안에 있는 고리 밀봉장치가 장착된 상기 내부 하우징(46)은 양쪽 전면벽에서 외부 하우징(2)의 리브(10)로부터 차단되어 밀봉된다. 두 개의 패킹 고리로 구성된 패킹(50)이 상기 하우징(46) 내에서 축(24)을 동축으로 하여 용광로 측과 주변에 각각 장착된다. 상기 패킹(50)은 바람직하게도 내부 하우징(46)의 전면벽에 각각 인접한다. 랜스가 밀봉장치 안으로 장입될 때, 상기 패킹이 랜스(12)에 접하도록 상기 패킹의 크기가 정해져 있다. 삽입된 랜스(12)에 있어서 밀착도를 한층 더 높이기 위해 도 2에서도 두 개의 고리 피스톤(52)이 하우징(46) 안에 장착되어 있다. 상기 고리 피스톤(52)은 내부 하우징(46)의 내벽에서 방사상의 바깥쪽으로 유도되는 반면에, 상기 내벽은 축(24)을 동축으로 하여 장착된 유도함(54)의 내부 쪽으로 유도되며, 상기 랜스가 상기 유도함(54) 안에서 일정한 레이디얼 유극을 나타내도록 상기 유도함의 안 치수의 폭의 크기가 정해져 있다. 두 개의 고리 밀봉장치(56), 예를 들어 O형 고리 또는 사각형 고리가 각각 상기 고리 피스톤을 방사상으로 내부 하우징(46)과 유도함(54)으로부터 차단하여 밀봉한다. 그러므로써 밀봉된 압력챔버(58)가 축방향으로 피스톤 사이에 형성된다.

상기 피스톤(52)을 동시에 작동시키기 위해서 상기 압력챔버(58)에 압력이 가해진다. 이는 공급 개구부(60)가 고리 밀봉장치(48)에 의해 밀봉된 챔버(6)에 압력매체를 공급함으로써 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 챔버(6)가 하우징 (46) 안의 개구부(62)에 의해 압력챔버(6)와 연결되므로써, 상기 압력매체가 압력챔버(58) 안에 도달하게 된다. 이때 압력챔버(58)에 압력 가하기는 압력 하에 있는 액체 또는 압력 하에 있는 기체에 의해 압력챔버(58)에 압력이 가해질 수 있다는 것을 알 수 있다.

상기 고리 피스톤(52)이 축방향으로 움직일 수 있도록 장착됨으로써, 상기 피스톤 중 하나는 작동시 용광로 측의 내부 하우징(46)의 전면벽에 인접하는 패킹에 압력을 가하는 반면에, 나머지 다른 피스톤은 주변의 전면벽에 인접하는 패킹에 압력을 가한다. 이로 인해 시행된 축방향의 압력에 의해 패킹(50)은 내부 하우징(46)의 전면벽에 각각 압력이 가해져 축방향으로 눌리므로써, 상기 패킹이 방사상으로 팽창한다. 상기 사실로 인해 상기 패킹이 상기 랜스(12)에 가까이 닿음으로써 전체 장치 밀착도가 증대한다.

상기 랜스(12)를 밀봉장치 밖으로 배출하기 위해 우선적으로 챔버(6)와 압력챔버(58)에서 게이지압을 없앤다. 그러므로써 피스톤(52)에 의해 패킹(50) 위에 가해진 압력이 제거되며, 상기 패킹이 축방향으로 다시 팽창할 수 있다. 상기 패킹(50)이 본래의 형태를 취하기 위해 각각의 패킹 내부에 탄성요소(64)가 구비되어 있다. 상기 패킹 내부는 장치의 축(24)을 동축으로 하여 장치되며, 패킹에 의해 내부 전체의 둘레가 둘러싸인다. 상기 피스톤이 작동하지 않을 경우, 상기 탄성요소(64), 예를 들어 탄성 고무로 만들어진 코어는 패킹의 축방향으로의 변형을 최소한 부분적으로나마 감소할 수 있도록 야기한다. 그러므로써 상기 패킹(50)이 랜스(12) 가까이에 접하는 것이 감소되고, 따라서 마찰 저항과 마모가 현저하게 저하된다. 마모가 적게 되므로써 상기 패킹(50)의 사용기간이 한층 더 연장되어 상기 패킹을 자주 교체할 필요가 없어진다.

상기 패킹의 일정하고 지속적인 상기 패킹의 압축응력과 일정한 밀착도를 보장하기 위해, 상기 피스톤(52) 사이로 상기 압력챔버(58) 안에 탄성제(66), 예를 들어 나사 스프링이 선택적으로 장착될 수 있다. 이는 도 3에 나타나 있다. 상기 압력챔버(58)가 압력을 받지 않으면, 상기 스프링(66)이 일정한 힘으로 상기 피스톤을 패킹 쪽으로 내려 누른다. 상기 스프링(66)의 탄력이 패킹(50) 안의 탄성제(46)의 탄력 보다 작다는 것을 알 수 있다. 왜냐하면, 상기 탄성제가 상기 패킹의 변형을 전혀(부분적으로도) 감소시키지 못하기 때문이다.

도 4에는 밀봉기관(14)의 추가 변형이 나타나 있다. 상기 실시형태에서는 압력챔버(58)를 차단하는데 어떠한 고리 밀봉장치(56)도 사용하지 않고, 그 대신에 압력챔버(58) 전체가 삽입물(70)을 이용하여 내부 하우징(46) 안에 고정되어 있는 탄성 밀봉장치(68)에 의해 둘러싸여 있다. 상기 밀봉장치(68)는 이전의 실시예에서와 마찬가지로 압력이 가해진다. 상기 밀봉장치(68)가 축(24)의 방사상으로 상기 유도함(54)으로부터 떨어지기 때문에, 상기 밀봉장치(68)가 축방향으로 팽창하므로써 상기 두 개의 피스톤(52)이 동시에 작동하게 된다.

도 5는 상기 밀봉기관(14)의 추가로 가능한 실시형태를 나타내고 있다. 상기 변형에서는 두 개의 피스톤(52)이 탄성제(72)에 의해서만 작동된다. 상기 탄성제는 바람직하게도 나사 스프링을 포함하여 피스톤(52)으로 패킹(50)을 누르는데 상기 스프링에 의한 탄력만으로도 충분하도록 압축응력이 주어진다. 그러므로 상기 밀봉기관이 랜스 횡단면의 변화에 자동적으로 맞춰지게 된다.

도 6에서는 외부에서 조절 가능한 추가 변형을 나타내고 있다. 상기 도면에서 두 개의 피스톤(52)은 쐐기형 요소(74)를 이용하여 작동된다. 상기 쐐기형 요소가 방사상의 안쪽으로 움직임으로써 두 개의 피스톤(52)이 서로 반대방향으로 눌려 작동한다. 작동요소(쐐기형 요소)(74)는 방사상의 바깥쪽에 측면이 서로 평행한 부품(76)을 포함한다. 상기 측면에서 내부 하우징(46)의 유도 개구부(78) 안의 상기 작동요소(74)가 유도되고, 연질 밀봉장치(80)를 이용하여 상기 개구부로부터 차단되어 밀봉된다.

상기 쐐기형 요소(74)는 유입 개구부(60)를 통해 챔버(6)에 압력을 가함으로써 작동된다. 상기 챔버 안에서 증가하는 게이지압은 쐐기형 요소(74)의 외부 측면에 영향을 주고, 방사상의 내부 쪽으로 작용하는 힘에 영향을 준다. 챔버(6)로부터 게이지압을 없애면 상기 요소(74)는 탄성제에 의해 방사상의 바깥쪽으로 다시 밀려난다. 상기 탄성제(82)가 바람직하게도 나사 스프링을 포함하는데, 상기 나사 스프링은 방사상의 안쪽으로는 유도함(54)에서 지탱되고, 방사상의 바깥쪽으로 작동요소(74)의 내면에 압력을 가한다. 챔버(6)에 압력이 없을 때 상기 작동요소(74)가 스프링(82)에 의해 유도 개구부(78)로부터 방사상의 바깥으로 빠져 나오지 않게 하기 위해, 스토퍼(84)가 유도 개구부(78)의 외부에 장착되어 있다.

도 6의 실시예에 근거해서 자동적으로 횡단면의 변형에 맞춰지는 밀봉장치의 추가 변형이 이루어질 수 있다. 상기 변형은 도 7에 나타나 있다. 상기 도면에서 쐐기형 요소(74)의 작동은 더 이상 챔버(6)에 압력을 가함으로써 이루어지는 것이 아니라 쐐기형 작동요소를 바깥에서 둘러싸고 있는 탄성요소(86)에 의해 이루어진다. 상기 탄성요소(86)는 예를 들어 나사 스프링 또는 탄성 플라스틱으로 만들어져 고리형 홈(88) 안에 장착되어 있는 압축응력이 가해진 고리일 수 있으며, 이때 상기 홈은 축을 동축으로 하여 상기 작동요소(74)의 상기 부품(76) 안에 외부 측면에서 방사상의 안쪽으로 파진다. 상기 변형 실시예에서 연질 밀봉장치(80)는 유입 개구부(60)와 마찬가지로 불필요한 것임을 알 수 있다.

도 8은 삽입된 랜스(12)를 포함한 밀봉장치를 도1의 선(A-A´)을 따라서 축의 세로 방향으로 자른 횡단면을 나타낸다. 상기 랜스(12)와 랜스가 관통하는 개구부가 이 경우에는 쐐기형 횡단면을 나타내지 않고, 오히려 찌그러진 원형 횡단면을 나타내고 있음을 알 수 있다. 그러나 이는 가능한 실시형태의 한 예에 불과하므로, 물론 랜스가 원과 같이 둥근 횡단면을 나타낼 수도 있다.

배치 중앙부에 위치하는 랜스(12)가 상기 랜스(12)와 내부 하우징(46) 사이에 일정한 유극이 있는 상태에서 내부 하우징(46) 안의 관통 개구부(90) 안으로 삽입됨을 알 수 있다. 그 밖에도 도8의 배치에서 바깥쪽에 위치하는 챔버(6)가 안쪽으로는 내부 하우징(46)에 의해서, 바깥쪽으로는 외부 하우징(2)에 의해서 경계가 그어짐을 알 수 있다.

상기 관통 개구부(90)의 내면은 개구부 상부에서 미끄럼 성질이 매우 뛰어난 물질(92)로 피복층 처리되어 있다. 상기 밀봉기관(14)의 각각의 링(20, 22)을 상기 랜스(12)의 중심에 맞출 때 상기 랜스 위에 놓이며, 이 위에서 움직이는 부분이 급격하게 마모되는 것은 일반적으로 링(20, 22) 내면의 상부에도 피복 처리되는 상기 물질(92)이 밀봉기관(14)의 각각의 링(20, 22)의 마찰을 감소시킴으로써 방지된다.

Claims (17)

1. 용광로 측의 전면벽과 주변의 전면벽을 갖춘 제 1하우징(46)과 이(46) 안에 위치하는 밀봉기관(14)을 포함하고, 이때 상기 전면벽에 상기 랜스(12)의 관통 개구부가 축방향으로 구비되는 압력을 받는 용기, 특히 용광로 안으로 관통하는 랜스를 위한 개구부 안에 삽입된 랜스(12)의 밀봉장치에 있어서,

   상기 밀봉기관(14)은 최소한 하나의 패킹(50)과 축방향으로 움직일 수 있는 고리형 피스톤(52)을 최소한 한 개 포함하고, 상기 패킹과 상기 고리형 피스톤은 장치의 축(24)을 동축으로 하여 배열되고, 상기 패킹(50)은 상기 피스톤(52)과 제 1하우징(46)의 전면벽 중 한 벽 사이에 상기 피스톤(52)의 작동 방향으로 배열되고, 상기 패킹이 상기 피스톤(52)의 작동에 의해 상기 제 1하우징(46)의 전면벽 중 한 벽에 대하여 축방향으로 눌릴 수 있으며, 이때 상기 패킹(50)이 방사상으로 팽창하여 상기 랜스(12)의 주위를 둘러싸서 밀봉하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 밀봉기관(14)은 밀봉장치의 축(24)을 동축으로 하여 배열되는 두 개의 피스톤(52)과 두 개의 패킹(50)을 포함하고, 두 개의 피스톤(52)은 두 개의 패킹(50) 사이에서 축방향으로 배열되며, 상기 두 개의 패킹은 하나의 피스톤(52)에 의해 작동되며, 각각의 패킹(50)이 하나의 피스톤(52)에 의해 제 1하우징(46)의 전면벽 중 하나의 벽을 누를 수 있는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 최소한 하나의 패킹(50) 내의 탄성요소(64)가 밀봉장치의 축(24)을 동축으로 하여 배열되며, 상기 패킹(50)에 의해 둘러싸이는 상기 탄성요소(64)는 상기 피스톤(52)이 작동하지 않을 때 상기 패킹의 축방향으로의 변형을 감소시키는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 한 항에 있어서, 제 2하우징(2)을 포함하고, 제 1하우징(46)은 제 2하우징(2) 안의 리브(10)에 의해 분리되는 챔버(6) 안에서 방사상으로 움직일 수 있도록 장착되며, 상기 제 1하우징(46)은 상기 밀봉기관(14)을 이용하여 상기 랜스(12)에 중심을 맞추는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
5. 청구항 4에 있어서, 고리형 연질 밀봉장치(48)는 제 1하우징(46)의 전면벽에 장착되고, 상기 전면벽이 제 1하우징(46)을 챔버(6)의 리브(10)로부터 차단하여 밀봉하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
6. 청구항 2 내지 청구항 5 중 한 항에 있어서, 고리형 압력챔버(58)가 상기 두 개의 피스톤(52) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
7. 청구항 2 내지 청구항 6 중 한 항에 있어서, 상기 피스톤(52)이 각각 내부의 고리 밀봉장치(56)를 이용하여 유도함(54)으로부터 차단되어 방사상의 안쪽으로 장착되어 밀봉되고, 외부의 고리 밀봉장치(56)를 이용하여 제 1하우징(46)의 내면으로부터 차단되어 방사상의 바깥쪽으로 밀봉되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
8. 청구항 6에 있어서, 압력챔버(58)를 바깥쪽으로 밀봉하는 탄성 밀봉장치(68)가 상기 압력챔버(58) 안에 장착되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 한 항에 있어서, 상기 피스톤(52)이 압력챔버(58)에 매체를 이용하여 압력을 가함으로써 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
10. 청구항 2 내지 청구항 8 중 한 항에 있어서, 상기 피스톤(52)을 작동시킬 수 있는 탄성제(66, 72)가 피스톤(52) 사이에 장착되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
11. 청구항 2 내지 청구항 5 중 한 항에 있어서, 상기 피스톤(52)을 작동시킬 수 있는 쐐기형 요소(74)가 상기 피스톤(52) 사이에 방사상으로 움직일 수 있도록 장착되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
12. 청구항 11에 있어서, 상기 쐐기형 요소(74)가 제 1하우징과 제 2하우징 사이의 챔버(6)에 매체를 이용하여 압력을 가함으로써 방사상의 안쪽으로 움직일 수 있는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
13. 청구항 11에 있어서, 쐐기형 요소(74)의 주위를 쐐기형 요소(74)에 방사상의 안쪽으로 힘을 가하는 탄성제(86)로 처리하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
14. 청구항 13에 있어서, 상기 탄성제(86)는 압축응력이 가해진 나사 스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
15. 청구항 13에 있어서, 상기 탄성제(86)는 탄성 플라스틱으로 만들어진 압축응력이 가해진 고리를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
16. 청구항 12 내지 청구항 15 중 한 항에 있어서, 유도함(54)과 쐐기형 요소(74) 사이에 탄성제(82)가 장착되고, 상기 탄성제는 방사상의 안쪽으로는 유도함(54)에서 지탱되고, 방사상의 바깥쪽으로는 쐐기형 요소(74) 쪽으로 눌리는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.
17. 청구항 1 내지 청구항 16 중 한 항에 있어서, 상기 제 1하우징(46)이 상기 랜스 위에 놓이게 하는 피복면은 상기 랜스(12)의 피복면의 마찰 저항을 저하시키는 물질(92)로 피복 처리되는 것을 특징으로 하는 밀봉장치.