(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離された一対のダクトにそれぞれ連結される連通可能な一対のスリーブと、前記各スリーブの外周面に対向するように設けられた一対のフランジと、前記対向するフランジ間を接続する伸縮可撓性を有する筒状膜体からなるフレキシブルジョイント装置において、前記筒状膜体は、筒状のシール膜部材と、このシール膜部材の内側に間隔をとって設けられる筒状の耐熱クロスと、軸方向両端部で前記シール膜部材と前記耐熱クロスに挟持される耐熱性シール部材と、前記両耐熱性シール部材間で前記シール膜部材と前記耐熱クロスに挟持される耐熱繊維断熱材とから成ることを特徴とするフレキシブルジョイント装置。
【請求項２】
前記耐熱性シール部材が積層耐熱クロスまたは目止め処理された積層耐熱クロスまたは耐熱繊維断熱材を目止め処理した耐熱クロスで包み込んだものであることを特徴とする請求項１記載のフレキシブルジョイント装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電所、製鉄所、ゴミ焼却場等の排ガスダクトや空気ダクト等の熱膨張や振動を吸収するダクト用フレキシブルジョイント装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、火力発電所、製鉄所、ゴミ焼却場等の燃焼装置から排出される排ガスを通過させるダクト系路には、ダクト自体の熱膨張を吸収する目的で、ダクト系路の一部に、可撓伸縮性を有する筒状膜体（例えば特公昭４８−３３２７４号公報参照）を用いて構成したフレキシブルジョイント装置が設けられている。
【０００３】
前記フレキシブルジョイント装置によれば、ダクトに発生する熱膨張による伸縮や振動は前記筒状膜体の変位で吸収されるが、ダクトに高温の排ガスが流れていると、放散する熱により前記筒状膜体が破損してしまうので筒状膜体の内側に断熱材を設けたものが使われている。
【０００４】
図７に、前記高温用フレキシブルジョイント装置の代表的な構造例を示す。  同図において、１ａ，１ｂは連通可能に分離されたダクト、２ａ，２ｂは各ダクトにボルトで固定された金属製スリーブ、３ａ，３ｂは各スリーブの外周面に溶接で固定されたフランジ、４は両フランジをその外周端で接続する伸縮可撓性を有する筒状膜体である。
【０００５】
上記伸縮可撓性を有する筒状膜体４は、ＰＴＦＥシート（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）からなる筒状のシール膜部材４ａとその両面に配した補強用ガラスクロス４ｂ，４ｂとから成り、その両端部はガラスクロス９で包み込まれ、当て板１０を通してボルト１１とナット１２でフランジ３ａ，３ｂにそれぞれ固定されている。
【０００６】
前記対向するフランジ３ａ，３ｂ間の環状の空所部内のスリーブ２ａ，２ｂには、その外周面から半径方向に突出する複数本のスタッドボルト５ａ，５ｂが溶接で固定され、前記スタッドボルト５ａ，５ｂに、ダクトから発生する高熱を遮断するための複数層からなる断熱材６が差し込まれている。この断熱材としては、セラミック繊維のブランケットをガラスクロスや金網等で被覆したものが多く使われている。７は断熱材６を押さえる座金部材、８は最外層の断熱材から突出するボルト先端に装着したナットである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記のような従来の高温用フレキシブルジョイント装置は、断熱性、シール性は格段に良いが、スリーブ２ａ，２ｂにスタッドボルト５ａ，５ｂを溶接し、そこに断熱材６を差し込むために、構造が複雑となり、施工に時間がかかるので、比較的排ガスの温度が低く、伸縮や振動が少ないところには、より簡単な構造のフレキシブルジョイント装置が求められている。
【０００８】
また、図７のフランジ３ａ，３ｂの長さが短い場合には、図８に示すように、筒状膜体４をスリーブ２ａ，２ｂに近接する位置に設けた構造としているが、この場合に外部保温用耐熱繊維断熱材１９をフランジ近傍まで配設すると、フランジ３ａ，３ｂ上部の温度が上昇し、フランジ３ａ，３ｂの近くのフランジ部分の熱によりＰＴＦＥシートからなるシール膜部材１６が破損し、逆に外部保温用断熱材１９がフランジ近傍にないときには、フランジ３ａ，３ｂが冷却され、フランジの内側に結露が生じることにより、フランジが腐食したり、フランジが熱応力で割れるという問題がある。
【０００９】
そして、このような要求に対して、図６に示すような構造のフレキシブルジョイント装置が用いられている。
図６において、１ａ，１ｂは連通可能に分離されたダクト、２ａ，２ｂは各ダクトにボルトで固定された金属製スリーブ、３ａ，３ｂは各スリーブの外周面に溶接で固定されたフランジ、４は伸縮可撓性を有する筒状膜体、１６はＰＴＦＥシートからなる筒状のシール膜部材、１７は同補強用ガラスクロスであり、この補強用ガラスクロス付きシール膜部材の内側にはガラスクロス１３ａ，１３ｂで挟持した耐熱繊維ブランケットでなる断熱材１４が重ね合わされている。この断熱材１４を組み合わせた筒状膜体４はその両端がガラスクロス９で包み込まれ、当て板１０を通してボルト１１とナット１２でフランジ３ａ，３ｂに固定されている。
図６に示した筒状膜体４は、断熱材１４が組み込まれた構造となっているので、図７のようにフランジ内部に断熱材を取り付けるためのスタッドボルトを溶接する必要がないことから安価であり、施工も容易である。
さらに、フランジ３ａ，３ｂの長さが短い場合でも、フランジとＰＴＦＥシートからなるシール膜部材との間に断熱材が入っているので、外部断熱材を入れてもシール膜部材の破損やフランジの腐食といった問題もない。
【００１０】
しかしながら、上記構造のフレキシブルジョイント装置は、スリーブ内部の排ガスがガラスクロス１３ａを通じて断熱材１４の中に入ると、内部に空隙が多い繊維ブランケットでなる断熱材１４の中を容易に移動して、矢印Ａ，Ｂで示すように、筒状膜体を固定してなるボルトの挿通穴部分や断熱材１４およびガラスクロス９から漏れを生じるという問題がある。
【００１１】
本発明は、前記構成のフレキシブルジョイント装置の問題点に着目してなされたものであって、火力発電所、製鉄所、ゴミ焼却場等の燃焼装置のダクトに使用しても排ガス等の漏れがなく、シール性が良好なフレキシブルジョイント装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、分離された一対のダクトにそれぞれ連結される連通可能な一対のスリーブと、前記各スリーブの外周面に対向するように設けられた一対のフランジと、前記対向するフランジ間を接続する伸縮可撓性を有する筒状膜体からなるフレキシブルジョイント装置において、前記筒状膜体は、筒状のシール膜部材と、このシール膜部材の内側に間隔をとって設けられる筒状の耐熱クロスと、軸方向両端部で前記シール膜部材と前記耐熱クロスに挟持される耐熱性シール部材と、前記両耐熱性シール部材間で前記シール膜部材と前記耐熱クロスに挟持される耐熱繊維断熱材とから成ることを要旨としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、断熱材を組み合わせたシール性が良い筒状膜体の構造を見つけるために鋭意検討した結果、筒状膜体の内側に組み合わせる断熱材としてセラミック繊維等のブランケットを使用する代わりに、ガラスクロス等の耐熱クロスを積層したところ、シール性は良くなるが、耐熱性が低下し、シール膜部材であるＰＴＦＥシートの近傍の温度がかなり上昇することが問題となった。
【００１４】
そこで、筒状膜体のうち直接熱が加わるフランジ間の中央部分には耐熱繊維ブランケットでなる断熱材を配置し、フランジのボルト挿通部分だけ耐熱性シール部材を配設したところ、ＰＴＦＥシートでなる筒状のシール膜部材の近傍の温度上昇を抑制することができ、しかもボルト挿通部分に配設した耐熱性シール部材の存在により筒状膜体のシール性が良くなることを知り得た。
【００１５】
前記耐熱性シール部材としては、積層耐熱クロス、またはゴム溶液等の有機バインダーや無機系のバインダーやコーティング剤等を表面処理あるいは含浸処理して目止めをした積層耐熱クロス、または耐熱繊維断熱材を目止め処理した耐熱クロスで包み込んだ部材等の使用が好ましい。
【００１６】
筒状のシール膜部材に組み合わせる繊維断熱材としては、セラミック繊維のブランケット以外にガラス繊維のブランケットを用いても良く、また筒状のシール膜部材にはＰＴＦＥシート単体以外にＰＴＦＥシートとガラスクロスを熱融着させた複合シートやその他の樹脂やゴムのシートを用いても良い。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例１〜５を図１〜図５に基づいて具体的に説明する。なお、図６と同一または類似する部材には同じ符号が付されている。
【００１８】
実施例１
図１において、１ａ，１ｂは分離された一対のダクト、２ａ，２ｂは各ダクトに連結されたスリーブ、３ａ，３ｂは各スリーブに設けられたフランジ、４はフランジ間を接続する伸縮可撓性を有する筒状膜体であり、この筒状膜体４は、ＰＴＦＥシートからなる筒状のシール膜部材１６と、その外面に重ねた補強用耐熱クロス１７と、前記シール膜部材１６がフランジ３ａ，３ｂに取り付けられる部分の内側に３層に積層した積層耐熱クロス１５と、その積層耐熱クロス間のシール膜部材１６の内側に位置する耐熱クロス１３ａ，１３ｂで挟持された耐熱繊維ブランケットでなる耐熱繊維断熱材１４とから成り、前記補強用耐熱クロス付きシール膜部材１６の両端部は前記積層耐熱クロス１５および断熱材１４を挟持する耐熱クロス１３ａ，１３ｂと共に耐熱クロス９で包み込まれ、当て板１０を通してボルト１１とナット１２でフランジ３ａ，３ｂに固定された構成である。
【００１９】
上記構成にあっては、耐熱繊維断熱材１４がシール膜部材１６の温度上昇を抑制する部材として、また積層耐熱クロス１５がその存在によりボルト挿通穴部分および耐熱繊維断熱材１４を通して軸方向へのガス漏れを防止する耐熱性シール部材として機能する。
ここで、前記筒状膜体としては、厚さ２５mm、長さ３５００mm、幅３５０mmのセラミック繊維のブランケット１４を、厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのガラスクロス１３ａの中央部分にのせ、その両端部に厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅５０mmのガラスクロス１５を３枚ずつ重ねてのせ、さらにその上側に厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのガラスクロス１３ｂを重ね、その上側に厚さ０．３mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのＰＴＦＥシート１６に厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのガラスクロス１７を重ねて、その両端部を厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅１５０mmのガラスクロス９で覆い、図１に示すような筒状膜体を得た。
【００２０】
実施例２
図２に示す本実施例は、図１の耐熱クロス１５，９にゴム引きによる目止め処理したガラスクロス１５’，９’を用いた点以外は図１の構成と同じである。この構成によれば、ガス漏れを防止する耐熱性シール部材のシール性の向上が図れる。
本実施例の筒状膜体としては、厚さ２５mm、長さ３５００mm、幅３５０mmのセラミック繊維のブランケット１４を、厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのガラスクロス１３ａの中央部分にのせ、その両端部に厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅５０mmのゴム引き処理をしたガラスクロス１５’を３枚ずつ重ねてのせ、さらにその上側に厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのガラスクロス１３ｂを重ね、その上側に厚さ０．３mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのＰＴＦＥシート１６と厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのガラスクロス１７を重ねて、両端部を厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅１５０mmのゴム引き処理をしたガラスクロス９’で覆い、図２に示すような筒状膜体を得た。
【００２１】
実施例３
図３に示す本実施例は、図２の耐熱クロス１３ａ，１３ｂにその両端部分にゴム引きによる目止め処理したものを用いている。この構成によれば、ガス漏れを防止する耐熱性シール部材のシール性をさらに高めることができる。
本実施例の筒状膜体としては、厚さ２５mm、長さ３５００mm、幅３５０mmのセラミック繊維のブランケット１４を、幅方向の両端部８０mmにゴム引き処理をした厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのガラスクロス１３ａ，１３ｂで上下を被覆し、両端部に延出するガラスクロス１３ａの上側に厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅５０mmのゴム引き処理をしたガラスクロス１５’を３枚ずつ重ねてのせ、ガラスクロス１３ｂの上側に厚さ０．３mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのＰＴＦＥシート１６に厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのガラスクロス１７を接着した状態で重ねて、両端部を厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅１５０mmのゴム引き処理をしたガラスクロス９’で覆い、図３に示すような筒状膜体を得た。
【００２２】
実施例４
図４に示す本実施例は、図２のゴムによる目止め処理した積層耐熱クロス１５’でなる耐熱性シール部材の代わりに、耐熱繊維断熱材１４’を断面コ字形で目止め処理した耐熱クロス１８で包み込んでなる耐熱性シール部材を用い、かつ耐熱クロス１３ａ，１３ｂにその両端部にゴム引き処理したクロスを用いた構成である。
耐熱性シール部材として、図２のゴムによる目止め処理した耐熱クロス積層体だけでは、加熱により劣化しやすく、シール性の低下を招くが、劣化しない耐熱繊維断熱材１４’を目止め処理した耐熱クロス１８で包み込んでなる耐熱性シール部材の使用によれば、加熱によるシール性低下を抑制することができる。
【００２３】
ここでは、前記筒状膜体としては、長さ３５００mm、幅３５０mmのセラミック繊維のブランケット１４を、軸方向の両端部８０mmにゴム引き処理した厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのガラスクロス１３ａの中央部分にのせ、その両端部に長さ３５００mm、幅４５０mmのセラミック繊維のブランケット１４’をコ字形断面のゴム引き処理した厚さ１．５mmのガラスクロス１８で包み込んでなる耐熱シール部材をのせ、さらにその上に軸方向両端部８０mmにゴム引き処理した厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのガラスクロス１３ｂを重ね、その上側に厚さ０．３mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのＰＴＦＥシート１６と厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのガラスクロス１７を重ねて、両端部を厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅１５０mmのゴム引き処理したガラスクロス９’で覆い、図４に示すような筒状膜体を得た。
【００２４】
実施例５
図５に示す本実施例は、図４におけるゴム引きクロスの枚数を減らすために、セラミック繊維のブランケット１４を支持するガラスクロス１３ａの幅を長くし、その延長部分を前記ガラスクロス９’に兼用させた以外は、図４の構成と同じであるので、各構成部材の寸法仕様は省略する。
【００２５】
比較例
図６に示した構成を比較例としている。
本比較例の筒状膜体としては、厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのガラスクロス１３ａと厚さ２５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのセラミック繊維のブランケット１４と、厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのガラスクロス１３ｂを順に重ね、その上側に厚さ０．３mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのＰＴＦＥシート１６と厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅４５０mmのガラスクロス１７を重ねて、その両端部を厚さ１．５mm、長さ３５００mm、幅１５０mmのガラスクロス９で覆い、図６に示すような筒状膜体を得た。
【００２６】
上記実施例１〜５および比較例の筒状膜体を口径１０００mmのフランジの実用試験機に取り付けて温度５００℃、圧力１０００mmAqの空気を流し、１分間に１回の速度でストローク５０mm（４５０mm⇔４００mm）の繰り返し往復運動を２，０００回および１０，０００回行い、試験後の筒状膜体について図６の矢印Ａ部および矢印Ｂ部からの漏れを石鹸水をかけたときにできる泡の大きさで評価した。なお、試験は筒状膜体を締め付ける面圧として５MPaおよび１０MPaの２条件で行った。試験結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
0003790403.tif 000002
【００２８】
表１から明らかなように、実施例１〜５は比較例に比べて漏れが少なくなり、ガラスクロスに目止め処理を行った実施例２〜５は実施例１よりもさらに漏れ量が少なくなることが確認された。さらに、断熱材を被覆するガラスクロスの端部にも目止め処理を行った実施例３〜５は低い締付面圧でもシール性が良いことがわかった。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のダクト用フレキシブルジョイント装置の構成によれば、火力発電所、製鉄所、ゴミ焼却場等の燃焼装置のダクトに使用しても、流体の漏れが少なくなり、良好なシール性を維持できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すフレキシブルジョイント装置の縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示すフレキシブルジョイント装置の縦断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示すフレキシブルジョイント装置の縦断面図である。
【図４】本発明の他の実施例を示すフレキシブルジョイント装置の縦断面図である。
【図５】本発明の他の実施例を示すフレキシブルジョイント装置の縦断面図である。
【図６】前記筒状膜体に断熱材を組み合わせた従来のフレキシブルジョイント装置の縦断面図である。
【図７】従来のフレキシブルジョイント装置の縦断面図である。
【図８】従来のフレキシブルジョイント装置の縦断面図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  ダクト
２ａ，２ｂ  スリーブ
３ａ，３ｂ  フランジ
４  筒状膜体
４ａ  シール膜部材
４ｂ  補強用ガラスクロス
５ａ，５ｂ  スタッドボルト
６  断熱材
７  座金部材
８  ナット
９  ガラスクロス
９’  目止め処理したガラスクロス
１０  当て板
１１  ボルト
１２  ナット
１３ａ，１３ｂ  ガラスクロス
１４，１４’  耐熱繊維断熱材
１５  積層したガラスクロス
１５’  目止め処理したガラスクロス
１６  シール膜部材
１７  補強用耐熱クロス
１８  目止め処理したガラスクロス
１９  外部保温用断熱材
【図１】
0003790403.tif 000003
【図２】
0003790403.tif 000004
【図３】
0003790403.tif 000005
【図４】
0003790403.tif 000006
【図５】
0003790403.tif 000007
【図６】
0003790403.tif 000008
【図７】
0003790403.tif 000009
【図８】
0003790403.tif 000010