(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉心管がセラミックスで一体に形成された外熱式ロータリキルンにおいて、炉心管の少なくとも両端部を、回転自在に支持された金属製の保護管で覆い、この保護管が炉心管の両端部を覆う各部位の保護管内面側にパッキンボックスを形成し、このパッキンボックスに炉心管の外周面全周に当接するグランドパッキンを収納して、パッキンボックスの押さえ板とパッキン押さえによりグランドパッキンの両端を挟持し、このグランドパッキンにより炉心管を軸方向に摺動可能に支持したことを特徴とする外熱式ロータリキルン。
【請求項２】
前記炉心管の軸方向への移動を規制する手段を設けた請求項１に記載の外熱式ロータリキルン。
【請求項３】
前記グランドパッキンによる炉心管の支持位置を、前記保護管の支持位置に合致させて設けた請求項１または２に記載の外熱式ロータリキルン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、セラミックス製の炉心管を用いた外熱式ロータリキルンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高純度が要求されるセラミック原料等の焼成や乾燥に使用される外熱式ロータリキルンでは、炉心管材料によるコンタミネーションを防止するために、セラミックス製の炉心管が使用されている。セラミックス製炉心管は、優れた耐熱性を有するが、熱応力等によるクラックが生じやすい問題がある。このため、セラミックス製炉心管の支持方法や保護方法に色々な工夫が試みられている。
【０００３】
例えば、特開平１０−１４８４６９号公報に開示された外熱式ロータリキルンでは、図６に示すように、セラミックス製炉心管５１の支持部５２を軸方向４ヶ所に設けて支持スパンを短くし、これらの支持部５２の間に加熱手段としての伝熱ヒータ５３を配置している。各支持部５２は周方向に４分割されており、分割された各支持部５２には、炉心管５１の締め付け力の調整と芯出し調整を行うために、半径方向に進退可能な支持棒（図示省略）が取り付けられている。支持棒と炉心管５１との間隙には、セラミックファイバ等のブランケット状の詰め物５４が充填されており、炉心管５１は熱膨張時に各支持部５２で軸方向に移動して、軸方向の熱応力が解除されるとしている。
【０００４】
また、特開平６−３０５４号公報に開示されたものでは、図７に示すように、セラミックス製炉心管５５を耐熱金属製の外筒５６の中に挿入し、両者の隙間にセラミックファイバブランケット等の不定形断熱材（図示省略）を詰め込み、炉心管５５を保護するようにしている。加熱手段としてのヒータ５７は、外筒５６を取り囲んで炉体５８の中に配設されている。このものでは、熱応力等により炉心管５５に多少のクラックが生じても、炉心管５５が外筒５６で保護されているので、さほどの不都合を生じることなく運転を継続できるとしている。
【０００５】
前者は、炉心管５１の支持部５２で炉心管５１の軸方向の移動を容認しているので、炉心管５１の軸方向の熱応力は緩和することができるが、炉心管５１の芯出しを行うために、各支持部５２での半径方向の締め付け力を確保する必要があるので、支持部５２における炉心管５１円周方向の熱膨張が拘束され、熱膨張が拘束されない支持部５２以外の部分との間に大きな熱ひずみ差を生じ、これらの境界部分で発生する周方向の熱応力でクラックを生じやすい問題がある。
【０００６】
後者は、炉心管５５を全長に渡って詰め物を介して外筒５６で支持しているので、軸方向にも周方向にも局所的に大きな熱ひずみ差は生じず、熱応力によるクラックを防止できる効果は有するが、炉心管５５と外筒５６との間に断熱材が詰め込まれているので、熱効率が悪くなる問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明の課題は、セラミックス製炉心管にクラックが発生せず、かつ、高い熱効率を確保できる外熱式ロータリキルンを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、この発明は、炉心管がセラミックスで一体に形成された外熱式ロータリキルンにおいて、炉心管の少なくとも両端部を、回転自在に支持された金属製の保護管で覆い、この保護管が炉心管の両端部を覆う各部位の保護管内面側にパッキンボックスを形成し、このパッキンボックスに炉心管の外周面全周に当接するグランドパッキンを収納して、パッキンボックスの押さえ板とパッキン押さえによりグランドパッキンの両端を挟持し、このグランドパッキンにより炉心管を軸方向に摺動可能に支持した構成を採用した。
【０００９】
すなわち、炉心管の少なくとも両端部を金属製の保護管で覆い、この保護管が炉心管の両端部を覆う部位で、回転部の軸封部材として使用されるグランドパッキンを活用して炉心管をソフトに支持し、この支持部で炉心管を締め付けることなく、かつ、炉心管の軸方向への摺動も可能とし、炉心管の軸方向および円周方向いずれにおいても、大きな熱応力や熱応力勾配が発生しないようにした。
【００１０】
前記炉心管の軸方向への移動を規制する手段を設けることにより、万が一の炉心管の抜け止めをすることができる。
【００１１】
前記グランドパッキンによる炉心管の支持位置を、前記保護管の支持位置に合致させて設けることにより、グランドパッキンの炉心管への当たりをより均一にすることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図５に基づき、この発明の実施形態を説明する。図１乃至図４は、第１の実施形態を示す。この外熱式ロータリキルンは、図１および図２に示すように、セラミックス製炉心管１が金属製の保護管２に内嵌され、保護管２の両端部内面側にパッキンボックス３が形成され、各パッキンボックス３にグランドパッキン４が収納されて、炉心管１がグランドパッキン４を介して保護管２に支持されている。両端部を支持された炉心管１の中央部は、保護管２とともに加熱手段としての電気炉５の中に通されている。なお、加熱手段としては、熱風炉等を採用することもできる。
【００１３】
前記炉心管１の供給端側には入口フード６が、排出端側には出口フード７が設けられ、原料の供給管８が入口フード６を貫通して、炉心管１の供給端に挿入されている。出口フード７の上部には空気の入口９が、入口フード６の上部には排ガスの出口１０が設けられ、出口フード７の下部に製品の排出口１１が設けられている。なお、供給管８は振動手段（図示省略）により振動を付与され、原料をスムーズに供給できるようになっている。
【００１４】
前記保護管２の外周面には、パッキンボックス３の軸方向位置と合致させて２つのタイヤ１２、１３が取り付けられ、これらのタイヤ１２、１３を介して、保護管２が各一対のローラ１４、１５の上に回転自在に支持されている。また、入口フード６と供給端側のタイヤ１２の間の外周面にはスプロケット１６が取り付けられており、スプロケット１６に巻き掛けられるチェーンにより保護管２が回転され、これとともにグランドパッキン４を介して保護管２に支持された炉心管１も回転されるようになっている。
【００１５】
図３に示すように、前記供給端側のタイヤ１２を支持するローラ１４には、タイヤ１２の両端を挟む鍔１７が設けられており、保護管２はローラ１４による支持点を中心として左右に熱膨張し、熱膨張による軸方向変位は排出端側で大きくなる。このため、排出端側のタイヤ１３を支持するローラ１５は、この軸方向変位に対応できるように、幅広に形成されている。
【００１６】
前記保護管２の供給端側には、炉心管１の軸方向移動を規制する環状のストッパ１８が取り付けられ、ストッパ１８に、炉心管１の供給端側内周に突き出す円筒部１９が設けられている。この円筒部１９は、炉心管１端面とストッパ１８との隙間から原料が落下するのを防止する。
【００１７】
一方、保護管２の排出端側には、炉心管１の排出端側を覆って炉心管１の外側に延長された筒状の排出ガイド２０が取り付けられている。この排出ガイド２０は、炉心管１が熱膨張により伸縮しても、製品を出口フード７の所定の位置に安定して落下させるためのものである。また、排出ガイド２０の端部内側面には、炉心管１の軸方向移動を規制する４つのストッパ２１が、９０°の位相で突出するように設けられている。
【００１８】
図４に示すように、前記パッキンボックス３は、一端に外向きのフランジ２２を有する筒部材２３と環状の押さえ板２４とから成り、フランジ２２にパッキン押さえ２５がボルト２６とナツト２７により取り付けられている。グランドパッキン４は筒部材２３の内周側に収納され、両端の保護リング２８を介して、押さえ板２４とパッキン押さえ２５により挟持されている。図示は省略するが、排出端側のパッキンボックス３も同じ構成である。
【００１９】
前記グランドパッキン４を収納した各パッキンボックス３は、それぞれ保護管２の両端部から押さえ板２４側を先にして挿入され、保護管２内周面の段差部２９に係止される。フランジ２２と押さえ板２３には周方向４カ所にボルト取り付け座３０が設けられており、これらのボルト取り付け座３０に、保護管２の外側からボルト３１を螺着して、パッキンボックス３が固定される。
【００２０】
前記グランドパッキン４は、炉心管１を全周からソフトに支持するので、この支持部で炉心管１を締め付けることがなく、かつ、炉心管１の軸方向への摺動も可能とし、炉心管１の軸方向および円周方向いずれにおいても、大きな熱応力や熱応力勾配を発生させることがない。
【００２１】
図５は、第２の実施形態を示す。この外熱式ロータリキルンは、セラミックス製炉心管３２を覆う金属製の保護管３３、３４が、炉心管３２の両端部のみに設けられ、各保護管３３、３４の内面側に形成されたパッキンボックス３５に収納されたグランドパッキン３６により、炉心管３２の両端部が各保護管３３、３４に支持されている。各保護管３３、３４には２つずつのタイヤ３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂが取り付けられており、これらのタイヤ３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂが、同期して回転駆動されるローラ３９ａ、３９ｂ、４０ａ、４０ｂの上に回転自在に支持され、炉心管３２が各保護管３３、３４とともに回転するようになっている。
【００２２】
前記グランドパッキン３６を収納するパッキンボックス３５は、それぞれタイヤ３７ａと３７ｂ、およびタイヤ３８ａと３８ｂの中間に形成されている。また、ローラ３９ａ、４０ａには、それぞれタイヤ３７ａ、３８ａの両端を規制する鍔４１が設けられ、排出端側の保護管３４を支持する各ローラ４０ａ、４０ｂは、炉心管３２の熱膨張を見込んで幅広に形成されている。その他の部分は、第１の実施形態と同じであるので、図１と同じ符号で表示した。この外熱式ロータリキルンでは、炉心管３２が電気炉５により直接加熱されるので、より熱効率を高めることができる。
【００２３】
上述した各実施形態の外熱式ロータリキルンは、加熱手段の外側に出た炉心管の端部が保護管で覆われているので、大気による炉心管端部の冷却が緩和され、炉心管中央部との温度勾配を小さくして、熱応力を低減する効果も有する。
【００２４】
また、上述した各実施形態では、炉心管を水平に設置したが、排出端側へ向けて若干傾斜させてもよい。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、この発明の外熱式ロータリキルンは、セラミックス製炉心管の少なくとも両端部を金属製の保護管で覆い、この保護管が炉心管の両端部を覆う部位で、回転部の軸封部材として使用されるグランドパッキンを活用して炉心管をソフトに支持し、この支持部で炉心管を締め付けることなく、かつ、炉心管の軸方向への摺動も可能とし、炉心管の軸方向および円周方向に過大な熱応力や熱応力勾配が生じないようにしたので、セラミックス製炉心管のクラック発生を防止でき、かつ高い熱効率を確保することができる。
【００２６】
また、前記炉心管の軸方向への移動を規制する手段を設けることにより、万が一の炉心管の抜け止めをすることができ、前記グランドパッキンによる炉心管の支持位置を、前記保護管の支持位置に合致させて設けることにより、グランドパッキンの炉心管への当たりをより均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態の外熱式ロータリキルンを示す一部省略縦断面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図
【図３】図１の要部拡大断面図
【図４】図３の要部拡大断面図
【図５】第２の実施形態の外熱式ロータリキルンを示す一部省略縦断面図
【図６】従来の外熱式ロータリキルンを示す縦断面図
【図７】従来の他の外熱式ロータリキルンを示す縦断面図
【符号の説明】
１  炉心管
２  保護管
３  パッキンボックス
４  グランドパッキン
５  電気炉
６  入口フード
７  出口フード
８  供給管
９  入口
１０  出口
１１  排出口
１２、１３  タイヤ
１４、１５  ローラ
１６  鍔
１７  スプロケット
１８  ストッパ
１９  円筒部
２０  排出ガイド
２１  ストッパ
２２  フランジ
２３  筒部材
２４  押さえ板
２５  パッキン押さえ
２６  ボルト
２７  ナット
２８  保護リング
２９  段差部
３０  ボルト取り付け座
３１  ボルト
３２  炉心管
３３、３４  保護管
３５  パッキンボックス
３６  グランドパッキン
３７ａ、３７ｂ、３８ａ、３８ｂ  ローラ
３９ａ、３９ｂ、４０ａ、４０ｂ  タイヤ
４１  鍔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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