CN105026874B - 气体冷却器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种气体冷却器,能够小型化,并且能防止排气向外部漏出且能稳定地除尘。本发明的气体冷却器(1)具有:多根冷却管(5),它们配置于冷却室(3)内;除尘部件(7),其以能够滑动的方式设置在冷却管的周面;往复移动机构(9),其使除尘部件沿冷却管的轴向往复移动。往复移动机构具备:保持部件(17),其将除尘部件保持为能够往复移动并且沿与冷却管的轴向交叉的方向伸出;开口部(19),其设置于冷却室的侧壁(3a),能够使保持部件从冷却室侧伸出并进行往复移动;密封机构(21),其防止冷却室内的气体泄漏到外部;移动体(22),其支承从开口部伸出的保持部件并且能够进行往复移动;以及驱动机构(24),其使移动体往复移动。

Description

气体冷却器
技术领域
本发明涉及一种例如对通过利用CVD法(化学气相沉积法)的渗硅处理来制造高浓度硅钢带的设备的排气进行冷却的气体冷却器(排气冷却装置)那样,含有粉尘的排气冷却用的气体冷却器。
背景技术
制造高硅钢带的炉设备的排气含有氯化亚铁(FeCl2,以下称为氯化铁),该物质具有沸点1024℃、熔点670℃的物性。
若将该排气从炉内温度骤冷至熔点以下,则在排气中氯化铁作为细粉末而生成。在利用气体冷却器将排气从该温度进一步冷却的情况下,在气体冷却器的导热面附着氯化铁(粉尘)。因此,在气体冷却器中需要除尘装置。若没有除尘装置,则不仅冷却能力降低,排气流道也会因附着于导热面的氯化铁而堵塞,炉的运转无法继续。
因此,在气体冷却器中迫切期望具有能够简单地去除附着于构成导热面的冷却管部的粉尘并且能够防止在冷却管部的粉尘所产生的附着物的生长的机构。例如,在专利文献1中提出了具有去除冷却管所附着的粉尘的机构的气体冷却器。
专利文献1所公开的气体冷却器公开了具有“除尘机构,该除尘机构由如下部件构成:除尘板,其具有多个能够供冷却管可滑动地***或者宽松地***的***孔,并以在上述各***孔***或者宽松地***冷却管的方式安装于上述多个冷却管;以及移动机构,其使该除尘板相对于冷却管的管轴向移动”(参照专利文献1的权利要求1)。
作为移动机构,在专利文献1记载了在上述各除尘板经由由压盖填料以及气密用轴套构成的密封件而连接有***机器内的滑动轴的前端,通过使该滑动轴在其长边方向滑动,使各除尘板沿冷却管的管轴向滑动。更具体而言,记载了在移动机构中使用驱动装置(气缸装置),利用连结板连结向机器外伸出的多个滑动轴,在该连结板连接有作为驱动装置的气缸装置的杆。
专利文献1:日本实开平5-27049号公报
如专利文献1所公开的那样,除尘板在整个面上具有多个***孔,多个冷却管宽松地贯通于该***孔,并使之往复移动。
除尘板配置于供气体通过的冷却室。驱动除尘板的驱动机构配置于冷却室的外侧。因此,驱动机构需要将进行了密封以使气体不漏出的的驱动轴从机器外侧***冷却室内,支承驱动轴并且进行直线运动的引导,由此使除尘板向沿着冷却管的轴向的方向往复移动。换句话说,在这样的装置中,需要维持密封性并且进行直线移动。
然而,在专利文献1的构成中,由于滑动轴以及驱动轴一边承受除尘板的负载与粉尘的阻力一边进行往复移动,因此为了防止滑动轴以及驱动轴的挠曲,需要提高上述轴、其支承部的刚性。另外,若为了提高密封效果而增强滑动部的封闭性,则与此相应地滑动阻力变高,而需要进一步加大驱动力。
因此,在驱动以往的除尘板的驱动机构中,存在为了实现稳定的驱动而装置整体大型化这样的问题。
因此,期望开发一种能够小型化且兼得密封性与稳定的驱动的气体冷却器。
此外,如上所述的课题并不局限于在高硅钢板制造用CVD处理设备的排气处理生产线设置的气体冷却器,在具有由在冷却室内并列的多个直管式的冷却管构成的管组,并具有去除附着于这些管组的粉尘的功能的气体冷却器中是普遍的课题。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而完成的,目的在于提供一种气体冷却器,其能够实现除尘装置的小型化、轻型化,并且防止排气向外部泄漏,同时能够稳定地去除附着于冷却管的粉尘。
(1)本发明所涉及的气体冷却器具有:水冷管组,其配置于供气体流通的冷却室内;除尘部件,其能够往复移动地设置在水冷管组的各冷却管的周面;往复移动机构,其能够使该除尘部件沿上述冷却管的轴向往复移动,
上述往复移动机构具备:
保持部件,其将上述除尘部件保持为能够沿上述冷却管的轴向往复移动,并且沿与上述冷却管的轴向交叉的方向伸出;
开口部,其设置于上述冷却室的侧壁,能够使上述保持部件从上述冷却室侧伸出并沿上述冷却管的轴向往复移动;
密封机构,其设置于该开口部,防止上述冷却室内的气体泄漏到外部;
移动体,其设置于上述冷却室的外部,支承从上述开口部伸出的上述保持部件,并且能够沿与上述冷却管的轴向平行的方向往复移动;
驱动机构,其使该移动体沿与上述冷却管的轴向平行的方向往复移动。
(2)另外,在上述(1)所记载的装置中,在上述冷却室的外侧部具有小室,该小室具有围绕上述开口部而形成封闭空间的周壁,在该小室填充有用于将内部保持为冷却室内压以上的惰性气体,
上述移动体设置于上述小室内。
(3)另外,在上述(1)或者(2)所记载的装置中,上述密封机构具备:密封板,其设置于上述保持部件,从上述冷却室的内侧覆盖上述开口部;施力机构,其始终向开口部侧按压该密封板。
(4)另外,在上述(1)~(3)中任一项所记载的装置中,上述移动体是具有车轮的行驶车。
(5)另外,在上述(1)~(4)中任一项所记载的装置中,上述驱动机构具备滚珠丝杠和驱动该滚珠丝杠旋转的马达,构成为通过使上述滚珠丝杠旋转,使上述移动体往复移动。
在本发明中,使除尘部件沿上述冷却管的轴向往复移动的往复移动机构构成为具备:保持部件,其将上述除尘部件保持为能够沿上述冷却管的轴向往复移动并且沿与上述冷却管的轴向交叉的方向伸出;开口部,其设置于上述冷却室的侧壁,能够使上述保持部件从上述冷却室侧伸出并沿上述冷却管的轴向往复移动;密封机构,其设置于该开口部,防止上述冷却室内的气体泄漏到外部;移动体,其设置于上述冷却室的外部,支承从上述开口部伸出的上述保持部件,并且能够沿与上述冷却管的轴向平行的方向往复移动;以及驱动机构,其使该移动体沿与上述冷却管的轴向平行的方向往复移动,因此能够实现装置整体的小型化,并且能够防止排气向外部泄漏且能够实现稳定的除尘。
若能够实现稳定的除尘,则能够降低将由于导热面的污染而引起的效率降低估算在内的相对于导热面积的宽裕率(allowance;余裕率),能够使冷却装置整体形小型。
附图说明
图1是对本发明的实施方式所涉及的气体冷却器的主要部分进行说明的说明图。
具体实施方式
基于图1对本实施方式所涉及的气体冷却器1进行说明。
如图1所示,本实施方式的气体冷却器1具有:多个冷却管5,它们并列配置在供气体流通的冷却室3内;除尘部件7,其以能够滑动的方式设置于冷却管5的周面;以及往复移动机构9,其使除尘部件7沿冷却管5的轴向往复移动。
以下,对各结构进行详细地说明。
<冷却室>
冷却室3是供排气流通的室,排气如图1的箭头所示那样向与冷却管5正交的方向(从下至上,或者从上至下)流动。
冷却室3的侧壁3a成为门构造,能够如图中箭头所示那样开闭。通过将侧壁3a设置为能够开闭,除尘部件7的更换等维护、内部检查变得容易。
<冷却管>
多个冷却管5并列配置在冷却室3内,形成冷却水管组。冷却水管组设置有多层。冷却水在冷却管5的内部流过,通过使排气接触冷却管5的周面来冷却排气。
<除尘部件>
除尘部件7以能够滑动的方式设置于沿冷却管5的周面。
如图1所示,除尘部件7是由剖面为L字的角型材构成的。构成除尘部件7的L字的一个面设置有多个U字形的切口部7a。构成L字的另一个面成为上侧横面7b。设置有切口部7a的面为纵向,上侧横面7b横向配置在设置有切口部7a的面的上方。在切口部7a以抵接或者接近的方式***冷却管5。
除尘部件7设置为与从上层到下层的冷却管5的全部对应,并且沿冷却管5的轴向相隔规定间隔地设置有多个。除尘部件7的往复移动范围构成为遍及冷却管5的全长,能够沿冷却管5中粉尘所附着的部位滑动。
除尘部件7的形状没有特别限定,可以是具有半圆状的切口且从上下夹持冷却管5的形状、也可以仅为棒状。
此外,在利用如图1所示的L字的角型材形成除尘部件7的情况下,优选以使配置于下层的角型材的上侧横面7b与上层的冷却管5的下表面抵接或者接近的方式进行配置,从而能够进行冷却管的下表面侧的除尘。
<往复移动机构>
往复移动机构9以使除尘部件7沿冷却管5的轴向往复移动的方式进行驱动。往复移动机构9具备:保持部件17,其保持除尘部件7;开口部19,其设置于冷却室3的侧壁,供保持部件17***;密封机构21,其密封开口部19;移动体22,其支承保持部件17,能够沿与冷却管5的轴向平行的方向往复移动;驱动机构24,其驱动移动体22。
此外,在本实施方式中,在冷却室3的外侧部设置有小室23,该小室23具有围绕开口部19而形成封闭空间的周壁23a,在该小室23收纳有往复移动机构9的主要构成要素。在图1中,仅图示了小室23靠冷却室3的一侧,但小室23也设置于冷却室3的相反侧,在相反侧的小室也收纳有相同的往复移动机构9的主要结构。
用例如氮气等吹扫(purge;パ一ジする)小室23,而在小室23填充有氮气等以使小室23的内压高于冷却室3的内压,从而能够更加可靠地防止排气从密封机构21漏出至小室23。
以下,详细说明往复移动机构9的各结构。
《保持部件》
保持部件17将除尘部件7保持为能够沿冷却管5的轴向往复移动,并且沿与冷却管5的轴向正交的方向伸出,其端部从冷却室3的侧壁3a向外侧突出。
此外,本实施方式的保持部件17沿与冷却管5的轴向正交的方向伸出,但无需一定为正交,只要沿与冷却管5的轴向交叉的方向伸出且其端部从冷却室3的侧壁3a突出即可。
如图1所示,保持部件17由在冷却管5的轴向具有规定宽度的板状体构成,冷却管5的轴向刚性得以提高。因此,即使在受到了由除尘部件7沿冷却管5的周面滑动时的滑动阻力所引起的应力的情况下,也难以挠曲。
《开口部》
开口部19设置于冷却室3的侧壁3a,形成为沿冷却管5的轴向延伸的长孔状。开口部19设定为能够供保持部件17***的宽度,开口部19的长度设定为与保持部件17的往复移动范围相同的程度。
《密封机构》
密封机构21具备:密封板25,其安装于保持部件17,从冷却室3的内侧覆盖开口部19;以及施力机构,其始终向开口部侧按压密封板25。
密封板25的靠冷却室3的开口部19侧的密封面25a被实施特氟龙(Teflon)(注册商标)加工,从而在具有耐腐蚀性的同时减少与冷却室3的摩擦力,能够顺利地动作。
在保持部件17的靠密封板25的冷却室3侧,与密封板25空开规定的间隙地安装有反作用力板(reaction force receiving plate)26,在反作用力板26设置有作为始终向开口部19侧按压密封板25的施力机构的弹簧装置28。
由于利用密封板25从冷却室3侧覆盖开口部19,并且密封板25以被按压于开口部19侧的状态与保持部件17共同移动,因此开口部19始终被密封,防止排气从冷却室3泄漏。
此外,如后所述,由于保持部件17被移动体22支承,因此除尘部件7的负载不作用于密封机构21。
《移动体》
移动体22设置于冷却室3的外部的小室23内,支承从开口部19伸出的保持部件17的端部,并且能够沿与冷却管5的轴向平行的方向往复移动。
移动体22通过载置保持部件17来保持保持部件17,其负载由设置于移动体22的下部的车轮29支承。
这样,由于利用移动体22支承保持部件17,使移动体往复动作,因此利用滚珠丝杠33的旋转与螺纹套筒40进行保持部件17的往复动作所需要的驱动,所以可减小驱动扭矩,能够将驱动装置整体小型化。
特别是由于本实施方式的移动体22是由具有在小室23内以沿着与冷却管5的轴向平行的方向延伸的方式设置的轨道27上行驶的车轮29的行驶车而构成的,因此能够使移动体22的行驶顺利地进行,能够以极小的驱动力实现除尘部件7的往复移动。
此外,本发明的移动体22并不局限于具有车轮,只要能够沿着与冷却管的轴向平行的方向顺利地移动,则也可以为其他的形态,例如也可以进行轨道状地滑动。
《驱动机构》
驱动机构24使移动体22沿着与冷却管5的轴向平行的方向往复移动,具备:马达35;滚珠丝杠33,其经由联轴器39连接于马达35的旋转轴37;以及螺纹套筒40,其设置于移动体22,供滚珠丝杠33旋合,通过利用马达35使滚珠丝杠33旋转,使移动体22沿着滚珠丝杠33的轴线往复移动。
此外,如图1所示,马达35设置于小室23的外侧,滚珠丝杠33的轴部从小室23的外侧贯通到内侧。此外,马达采用伺服马达,从而能够确保移动的精度和程序操作。
如上所述,由于用氮气等吹扫小室23,所以需要进行密封以使氮气等不从供滚珠丝杠33的轴部贯通的部位泄漏,但滚珠丝杠33的轴部为旋转轴,与往复直线移动的轴部的密封相比,能够容易并且可靠地进行密封。
对如上构成的本实施方式的气体冷却器1的动作进行说明。
含有粉尘的排气在冷却室3内以与冷却管5的轴线方向交叉的方式流通,排气通过接触冷却管5的表面而被冷却。
若运转气体冷却器1,则粉尘附着于冷却管5的表面,因此驱动驱动机构24,利用往复移动机构9使除尘部件7沿冷却管5管轴向(水平方向)往复移动。
由于各冷却管5与除尘部件7接触或者接近,因此利用除尘部件7的往复移动去除附着于冷却管5的表面的粉尘。被去除的粉尘向冷却器的下方的粉尘接收部(未图示)落下,当存积了适当量的粉尘时向外部排出。
如上所述,根据本实施方式,除尘部件7被保持部件17保持,保持部件17被移动体22支承,通过由滚珠丝杠33与螺纹套筒40所构成的移动单元,将滚珠丝杠33的旋转转换为冷却管5的轴向的往复动作,因此能够以小的驱动扭矩顺利地进行,成为能够实现驱动装置的小型化的构造。
另外,设置于冷却室3的侧壁3a的开口部19被密封机构21密封,并且开口部19被小室23围绕,在该小室23内填充有氮气等吹扫气体,因此排气不会泄漏到外部。
这样,本实施方式的气体冷却器可兼得除尘部件7的顺利驱动与排气的密封。
附图标记说明:
1...气体冷却器;3...冷却室;3a...侧壁;5...冷却管;7...除尘部件;7a...切口部;7b...上侧横面;9...往复移动机构;17...保持部件;19...开口部;21...密封机构;22...移动体;23...小室;23a...周壁;24...驱动机构;25...密封板;25a...密封面;26...反作用力板;27...轨道;28...弹簧装置;29...车轮;33...滚珠丝杠;35...马达;37...旋转轴;39...联轴器;40...螺纹套筒。

Claims (5)

1.一种气体冷却器,其特征在于,
具有:
水冷管组,其配置于供气体流通的冷却室内;
除尘部件,其能够往复移动地设置在水冷管组的各冷却管的周面;以及
往复移动机构,其使该除尘部件沿所述冷却管的轴向往复移动,
所述往复移动机构具备:
保持部件,其将所述除尘部件保持为能够沿所述冷却管的轴向往复移动,并且沿与所述冷却管的轴向交叉的方向伸出;
开口部,其设置于所述冷却室的侧壁,能够使所述保持部件从所述冷却室侧伸出并沿所述冷却管的轴向往复移动;
密封机构,其设置于该开口部,防止所述冷却室内的气体泄漏到外部;
移动体,其设置于所述冷却室的外部,支承从所述开口部伸出的所述保持部件,并且能够沿与所述冷却管的轴向平行的方向往复移动;以及
驱动机构,其使该移动体沿与所述冷却管的轴向平行的方向往复移动,
所述密封机构具备:密封板,其设置于所述保持部件,从所述冷却室的内侧覆盖所述开口部;以及施力机构,其始终向开口部侧按压该密封板。
2.根据权利要求1所述的气体冷却器,其特征在于,
在所述冷却室的外侧部具有小室,该小室具有围绕所述开口部而形成封闭空间的周壁,在该小室填充有用于将内部保持为冷却室内压以上的惰性气体,
所述移动体设置于所述小室内。
3.根据权利要求1或2所述的气体冷却器,其特征在于,
所述移动体是具有车轮的行驶车。
4.根据权利要求1或2所述的气体冷却器,其特征在于,
所述驱动机构具备滚珠丝杠和驱动该滚珠丝杠旋转的马达,构成为通过使所述滚珠丝杠旋转而使所述移动体往复移动。
5.根据权利要求3所述的气体冷却器,其特征在于,
所述驱动机构具备滚珠丝杠和驱动该滚珠丝杠旋转的马达,构成为通过使所述滚珠丝杠旋转而使所述移动体往复移动。
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