JP5009027B2 - ロータリーキルンのシール装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロータリーキルンのシール装置に関するものであり、詳しくは間接加熱式ロータリーキルンを構成する被処理物を回転させながら加熱処理する回転ドラムと、該回転ドラム外周を囲堯し加熱媒体を流通させて前記回転ドラムに伝熱して加熱する加熱室との間をシールするロータリーキルンのシール装置に関するものである。

間接加熱式ロータリーキルンは、被処理物を回転させながら加熱処理する回転ドラムと、該回転ドラム外周に設けられた外筒とを有し、前記回転ドラム外表面と前記外筒の内表面の間に形成される加熱室に加熱媒体を導入して前記回転ドラム外周に沿って通流させることで前記回転ドラムに伝熱して加熱する。このような間接加熱式キルンは従来より例えば、バイオマス等の揮発分及び固定炭素分を含む可燃固形物を加熱して固定炭素分を多く含む炭化物を得る炭化炉、廃棄物などの被処理物を不活性雰囲気中で加熱して熱分解ガスと熱分解残渣とに分解するガス化溶融炉、あるいは乾燥機等様々な用途で用いられている。

このような間接加熱式ロータリーキルンにおいては、回転部である回転ドラムと固定部である加熱室の間をシールして、加熱室からの加熱媒体の流出及び加熱室への外気の流入を防ぐ必要がある。

従来、回転ドラムと加熱室の間のシールは、例えば加熱室から回転ドラム回転軸方向に突出され回転ドラム周囲に配置される固定リングに備えたシール部材と摺動するとともに回転ドラムに環装されたリング状のシールプレートを設け、該シールプレートを外側からワイヤーで固定して、シールプレートを回転ドラムの半径方向に押し付けることで回転ドラムの半径方向への振れに追従させてシールするとともに、該シールプレートが周方向への移動することとシールプレートが回転軸方向にずれて前記シール部材と離れることを防止するために、シールプレートを板ばねで押さえることが行われている（従来技術１）。

また、特許文献１には回転ドラムの周囲に巻き付けられた緊張手段付きのローラチェーン及び該ローラチェーンに取り付けられた取り付け部材と、加熱室に一側がシール状態で取り付けられ、他側は前記回転ドラムの外周面に摺接し、しかもその中間部が前記取り付け部材に固定されたリング状の弾性部材シールを有するシール装置が開示されている。

特開平９−０７９７５６号公報

しかしながら、従来技術１の方法においては、ワイヤーによって前記シールリング全周に亘って均一な力をかけるため、シールリングが回転ドラムに押し付けられる力は回転ドラム上部では重力が加わって大きくなり、逆に回転ドラム下部ではシールリングが回転ドラムに押し付けられる力は小さくなる。そのため回転ドラム上部ではシールリングが必要以上の力で回転ドラムに押し付けられるためシールリングの磨耗が早くなるとともに、回転ドラム下部ではシールリングが回転ドラムの振れに追従できずシール不良を起こす可能性がある。また、シールプレートの周方向への回転摩擦力が板ばねの保持力を越えてシールプレートが周方向に移動してしまう可能性もある。

また特許文献１に開示されたシール装置においても従来技術１と同様に、回転ドラム上部ではローラチェーンの磨耗が早くなるとともに、回転ドラム下部ではローラチェーンが回転ドラムの振れに追従できずシール不良を起こす可能性がある。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、シールリングが全周にわたって均一な力で回転ドラム外表面に押し付けられるため、シールリングの一部の磨耗が早くなることなく、シールリングが回転ドラムの振れに確実に追従するためシール不良を起こすことのないロータリーキルンのシール装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明においては、間接加熱式ロータリーキルンを構成する被処理物を回転させながら加熱処理する回転ドラムと、該回転ドラム外周を囲堯し加熱媒体を通流させて前記回転ドラムに伝熱して加熱する加熱室との間をシールするロータリーキルンのシール装置において、前記加熱室から回転ドラム回転軸方向に突出され前記回転ドラム周囲に配置される固定リングと、一側が前記固定リングに備えたシール部材と摺動するとともに、他側が前記回転ドラム外表面と摺動するリング状のシールプレートとを有し、前記シールプレートは円周方向に分割された複数のシールプレート分割体を組み合わせてなるシールプレートであり、前記複数のシールプレート分割体それぞれに独立して回転ドラム半径方向に付勢する付勢手段を設けるとともに、反重力方向に付勢する付勢手段の付勢力を重力方向に付勢する付勢手段の付勢力よりも大としたことを特徴とする。

シールプレートを円周方向に分割された複数のシールプレート分割体を組み合わせて構成し、前記複数のシールプレート分割体それぞれに独立して回転ドラム半径方向に付勢する付勢手段を設けることで、各シールプレート分割体を独立して回転ドラム半径方向に付勢することができ、さらに反重力方向に付勢する付勢手段の付勢力を重力方向に付勢する付勢手段の付勢力よりも大とすることでシールプレートが回転ドラム外表面に押し付けられる力を均一にすることができる。

また、等間隔にピンを取り付けたリング状のリングプレートを有し、前記リングプレートを前記シールプレートのシールプレートと固定リングの摺動面と反対側に配置するとともに、前記シールプレートに、前記リングプレートに取り付けたピンに対応する位置に回転ドラムの半径方向が長手方向である前記ピンを挿入可能な長溝を設け、前記リングプレートに設けたピンを前記シールリングに設けた長溝に挿入し、前記リングプレートをリングプレート押さえ部材で前記固定リングに固定することによって、前記シールリングの周方向への回転を防止したことを特徴とする。

等間隔にピンを取り付けたリング状のリングプレートをシールプレートのシールプレートと固定リングとの摺動面と反対側に配置し、ピンをシールプレートに設けた溝に挿入し、さらにリングプレートをリングプレート押さえ部材によって前記固定リングに固定することで、リングプレートによってシールリングの周方向への移動を防止することができる。またシールプレートに設けた溝を回転ドラム半径方向を長手方向とする長溝とすることで、シールプレートが回転ドラムの半径方向のずれに追従して移動することを妨げずに、シールリングの周方向への移動を防止することができる。
さらに、リングプレートをシールプレートのシールプレートと固定リングとの摺動面と反対の面に配置することで、シールプレートが回転ドラムの回転軸方向へ移動してシール不良が発生することを防止することができる。

さらに、前記リングプレートを吊り上げ可能な吊り上げ手段を有し、該吊り上げ手段でリングプレートを吊り上げることで、該リングプレートが前記シールリングに加重されることを防止したことを特徴とする。

このことで、リングプレートが前記シールリングに加重されることを防止することができ、従ってリングプレートによってシールリングに重力方向の力が加わらなくなるため、シールプレートが回転ドラム外表面に押し付けられる力を均一にすることができる。
さらに、前記吊り上げ手段をスプリングとすると、回転ドラム内の熱により回転ドラム全体が熱変形して、回転ドラムのシールプレートを取り付けた部分の高さが変わった場合においても高さの変化に追従してリングプレートを移動させることができる。

また、前記シールプレートとリングプレートの間の間隔を一定に保つ間隔設定手段を設け、該間隔を一定に保つことを特徴とする。
このことにより、シールプレートが前記固定リングに備えたシール部材とリングプレートの間に挟まれてシールプレートの可動不良が発生してシール不良となることを防止することができる。

以上記載のごとく本発明によれば、シールリング全周にわたって均一な力で回転ドラム外表面に押し付けられるため、シールリングの一部の磨耗が早くなることなく、シールリングが回転ドラムの振れに確実に追従するためシール不良を起こすことのないロータリーキルンのシール装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

図１は本実施例１のシール装置を備えた間接加熱式ロータリーキルンの概略正面図である。回転ドラム１は両端部２、３以外の部分の外周に外筒４が設けられ、前記回転ドラム１の外周面と前記外筒４の内周面の間に加熱室５が形成されている。また、前記加熱室５へ例えば燃焼ガスなどの加熱媒体を通流させて前記回転ドラム１へ伝熱することで回転ドラム１内部が加熱される。一方、被処理物は供給口６より回転ドラム１内へ供給される。前記供給口６より回転ドラム１内へ供給された被処理物は、前記回転ドラム１が回転したときに、供給口６側から排出口７側に攪拌しながら移送され、間接加熱によって加熱される。

このような間接加熱式ロータリーキルンでは、回転ドラム２と加熱室５を形成する外筒４の間には隙間があり、隙間からの加熱室５を通流する加熱媒体の漏洩及び加熱室５内部への外気の流入を防止することが必要であり、そのためシール装置１０が設けられている。

図２はリングプレート及びリングプレートに取り付けられた部材の側面図、図３は図２におけるＡ−Ａ方向から見た断面図、図４は図２におけるＣ−Ｃ方向から見た断面図、図５は図２におけるＤ−Ｄ方向から見た断面図、図６は図３におけるＥ−Ｅ方向から見た断面図である。以下図１〜図６を用いてシール装置１０について説明する。

前記加熱室５を形成する外筒４の外方には、リング状の固定リング１１が回転ドラム２の回転軸方向に突出して配設されている。このような構成においては、固定部材である外筒４及び固定リング１１と、回転部材である回転ドラム１の間には若干の隙間が生じてしまう。
また、前記固定リング１１には外筒４と反対の面にシール部材１２が固着されている。１３はリング状のシールプレートであり、一側が前記シール部材１２と摺動するとともに、回転ドラム２周囲に配置されている。またシールプレート１３は、円周方向に分割（本実施例においては１６分割）された複数のシールプレート分割体を組み合わせて構成されている。

図２及び図３に示したように、前記シールプレート１３には回転ドラム１の半径方向に付勢する手段であるスプリング１５が設けられており、スプリング１５によってシールプレート１３を回転ドラム１の円周方向に付勢することによってシールプレート１３が回転ドラム１の円周方向への振れに追従して摺動し、回転ドラム１と外筒４の間をシールしている。

さらに、前記円周方向に分割された複数のシールプレート分割体全てにスプリング１５を設けており、このことでそれぞれのシールプレート分割体に独立に回転ドラム１円周方向へ付勢力を与えることを可能としている。また、反重力方向に付勢するスプリング、即ち回転ドラム下方に位置するスプリングの付勢力を、重力方向に付勢するスプリング、即ち回転ドラム上方に位置するスプリングの付勢力よりも大として、スプリングによる付勢力とシールプレート分割体にかかる重力を合わせたシールプレート分割体の回転ドラム円周方向への押し付け力を全てのシールプレート分割体について一定としている。このことで全てのシールプレート分割体が同じ力で回転ドラムに押し付けられるため、特定のシールプレート分割体のみが必要以上の力で回転ドラムに押し付けられてシールリングの磨耗が早くなることを防止することができる。また、それぞれのシールプレート分割体が独立して回転ドラムと摺動するため、シールプレートを分割しない場合と比べて回転ドラム外周面への追従性が高まり、シール装置のシール性も高くなる。

また、１４はリング状のリングプレートであって、等間隔にピン１４０が取り付けられており、図３に示したように該ピン１４０をシールプレート１３に設けた回転ドラムの半径方向が長手方向である長溝１３０に挿入している。さらに、リングプレート１４を図２及び図５に示したように固定リング１１に取り付けられたリングプレート押さえ１６に固定することで、リングプレート１４が回転ドラム１の周方向に移動することを防いでいる。
このように回転ドラム１の周方向への移動を防止されたリングプレート１４を設けることで、シールプレート１３が回転ドラム１の周方向へ移動することを防止することができる。また、前記シールプレートの半径方向が長手方向である長溝１３０にリングプレート１４に取り付けられたピン１４０を挿入することで、シールプレート１３が回転ドラム１の周方向へ移動して回転ドラム１の振れに追従することをリングプレート１４が妨げることはない。

また、図２に示したように前記リングプレートにはリングプレートを吊り上げ可能なスプリングハンガー１７を設けている。スプリングハンガー１７はリングプレート１６を吊り上げることでリングプレート１４がシールリング１３に加重されることを防止し、従ってリングプレート１４によってシールリング１３に重力方向の力が加わらなくなるため、シールプレート１３が回転ドラム１外表面に押し付けられる力にリングプレート１４の重量が影響しなくなる。そのため、上部に位置するシールリング分割体のみが必要以上の力で回転ドラムに押し付けられてシールリングの磨耗が早くなることを防止することができる。
さらに、回転ドラム内は通常高温で使用するため、回転ドラム内の熱により回転ドラム全体が熱変形して、回転ドラムのシールプレートを取り付けた部分の高さが変わる場合があるが、この場合においても高さの変化に追従してスプリングハンガー１７を用いてリングプレートを移動させることができる。

また、図２及び図６に示したように、リングプレート１４にボルト１９で取り付けられた板２０と固定リング１１との距離を調整可能なリングプレートジャッキ１８を設け、前記板２０と固定リング１１との距離を前記リングプレートジャッキ１８で一定に保つことによって、前記シールプレート１３とリングプレート１４との間の間隔を一定に保っている。
このことにより、シールプレート１３が、シール部材１２とリングプレートの間に挟まれてシールプレートの可動不良が発生してシール不良となることを防止している。

また、リングプレート１４の上部及び下部は図２及び図４に示したようにリングプレート押さえロッド２１を介して固定されている。リングプレート押さえロッド２１は両端にロッドエンドシール２１ａ及び２１ｂが設けられ、それぞれ固定リング１１に固定された部材２２とリングプレート１４に取り付けられている。そして固定リング１１に固定された部材２２に取り付けられたロッドエンドシール２１ａよりもリングプレート１４に取り付けられたロッドエンドシール２１ｂを回転ドラム１の回転方向前方に位置させている。
このようにリングプレート押さえロッド２１を設けることで、リングプレート１４の上下方向への移動を妨げることなく周方向への移動を抑制することができる。

さらに、回転ドラム１外表面とシールプレート１３の間にグリスを供給可能なグリス供給手段（図示せず）を設け、このことにより回転ドラム１外表面とシールプレート１３の間の摩擦力を低減し、シールプレート１３の磨耗を減らして延命化を図っている。

シールリング全周にわたって均一な力で回転ドラム外表面に押し付けられるため、シールリングの一部の磨耗が早くなることなく、シールリングが回転ドラムの振れに確実に追従するためシール不良を起こすことのないロータリーキルンのシール装置として利用することができる。

本実施例１のシール装置を備えた間接加熱式ロータリーキルンの概略正面図である。 リングプレート及びリングプレートに取り付けられた部材の側面図である。 図２におけるＡ−Ａ方向から見た断面図である。 図２におけるＣ−Ｃ方向から見た断面図である。 図２におけるＤ−Ｄ方向から見た断面図である。 図３におけるＥ−Ｅ方向から見た断面図である。

符号の説明

１ 回転ドラム
４ 外筒
５ 加熱室
１０ シール装置
１１ 固定リング
１２ シール部材
１３ シールプレート
１４ リングプレート
１５ スプリング
１６ リングプレート押さえ
１７ スプリングハンガー
１８ リングプレートジャッキ
２１ リングプレート押さえロッド
１３０ 長溝
１４０ ピン

Claims (4)

1. 間接加熱式ロータリーキルンを構成する被処理物を回転させながら加熱処理する回転ドラムと、該回転ドラム外周を囲堯し加熱媒体を通流させて前記回転ドラムに伝熱して加熱する加熱室との間をシールするロータリーキルンのシール装置において、
   前記加熱室から回転ドラム回転軸方向に突出され前記回転ドラム周囲に配置される固定リングと、
   一側が前記固定リングに備えたシール部材と摺動するとともに、他側が前記回転ドラム外表面と摺動するリング状のシールプレートとを有し、
   前記シールプレートは円周方向に分割された複数のシールプレート分割体を組み合わせてなるシールプレートであり、
   前記複数のシールプレート分割体それぞれに独立して回転ドラム半径方向に付勢する付勢手段を設けるとともに、反重力方向に付勢する付勢手段の付勢力を重力方向に付勢する付勢手段の付勢力よりも大としたことを特徴とするロータリーキルンのシール装置。
2. 等間隔にピンを取り付けたリング状のリングプレートを有し、
   前記リングプレートを前記シールプレートのシールプレートと固定リングの摺動面と反対側に配置するとともに、
   前記シールプレートに、前記リングプレートに取り付けたピンに対応する位置に回転ドラムの半径方向が長手方向である前記ピンを挿入可能な長溝を設け、
   前記リングプレートに設けたピンを前記シールリングに設けた長溝に挿入し、
   前記リングプレートをリングプレート押さえ部材で前記固定リングに固定することによって、前記シールリングの周方向への回転を防止したことを特徴とする請求項１記載のロータリーキルンのシール装置。
3. 前記リングプレートを吊り上げ可能な吊り上げ手段を有し、
   該吊り上げ手段でリングプレートを吊り上げることで、該リングプレートが前記シールリングに加重されることを防止したことを特徴とする請求項２記載のロータリーキルンのシール装置。
4. 前記シールプレートとリングプレートの間の間隔を一定に保つ間隔設定手段を設け、該間隔を一定に保つことを特徴とする請求項２又は３記載のロータリーキルンのシール装置。

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