(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成で、炉内の熱の影響を受けないシール装置を有する加熱装置を提供する。【解決手段】シール装置２３は、一方の炉１０の筒状端部１１に設けられた固定フランジ部１２と、他方の炉２０の筒状端部２１に設けられた可動フランジ部２７を有し、該可動フランジ部とこれを支持する他方の炉の筒状端部とは、軸線方向で伸縮可能かつ半径方向に可撓な直径が異なる内外弾性筒体２４，２５で接続されていて該内弾性筒体２４と上記一方の炉の筒状端部の外周面との間に他方の炉の炉内部と連通する内側環状空間３０を形成し、上記可動フランジ部２７には上記空隙と連通する内室２７Ａが形成され、該内室へ加圧気体を供給する送気手段３２を有すると共に、上記内弾性筒体と外弾性筒体の間に形成される外側環状空間２９へ加圧気体を供給する他の送気手段３１が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対回転する二つの炉の筒状端部同士が共通な軸線上で同心をなして遊嵌接続され、一方の炉から他方の炉へ被熱処理物質を受け渡すようになっており、上記両筒状端部同士間に、互いの相対回転を許容するシール装置が設けられている加熱装置において、シール装置は、一方の炉の筒状端部の外周面に半径方向に延びる面を有するように該外周面に対して固定して設けられた固定フランジ部と、軸線方向に可動に他方の炉の筒状端部に設けられて上記固定フランジ部と摺動しもしくは微小な空隙を形成するように該固定フランジ部に対して対面する可動フランジ部を有し、該可動フランジ部とこれを支持する他方の炉の筒状端部とは、軸線方向で伸縮可能かつ半径方向に可撓な直径が異なる内外弾性筒体で接続されていて該内弾性筒体と上記一方の炉の筒状端部の外周面との間に他方の炉の炉内部と連通する内側環状空間を形成し、上記可動フランジ部には上記空隙と連通する内室が形成され、該内室へ加圧気体を供給する送気手段を有すると共に、上記内弾性筒体と外弾性筒体の間に形成される外側環状空間へ加圧気体を供給する他の送気手段が設けられていることを特徴とする加熱装置。
【請求項２】
内弾性筒体及び外弾性筒体はベローズであることとする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
固定フランジ部と可動フランジ部は、少なくとも一方が対面部にフランジ母材に比し低摩擦な摺動部材もしくは摺動層を有していることとする請求項１に記載の加熱装置。
【請求項４】
摺動部材もしくは摺動層は厚み方向に弾性を有していることとする請求項３に記載の加熱装置。
【請求項５】
一方の炉が回転し、他方の炉が非回転であることとする請求項１に記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は加熱装置、特に、相対回転する二つの炉を有し、両炉が互いの筒状端部同士が相対回転しながら一方の炉から他方炉へ被加熱処理物質を受け渡し、上記筒状端部同士間にシール装置を有している加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
相対回転する二つの炉を接続している加熱装置としては、特許文献１に開示されている装置がある。
【０００３】
この特許文献１の装置では、一方の炉は回転せる竪型の一次焼成炉で、他方の炉は回転せる横型の二次焼成炉である。両炉は、傾いた筒体で一端に一方の炉の筒状端部に対する接続部そして他端に他方の回転炉の筒状端部に対する接続部を有する接続体を用いることにより、いずれの接続部も対応炉の回転せる筒状端部との相対回転を許容することとしている。
【０００４】
上記接続部では、両炉との相対回転を許容できるように、半径方向の隙間が形成されている。上記接続部では、高温下にさらされるため熱膨張による変形を伴うし、又、大型の炉では、製作上、もともと精度よく同心とすることができず、上記隙間は比較的大きい。隙間があると、被加熱物質がこの隙間に侵入したり、気体の漏れが生じ好ましくない
。先ず、隙間に粉粒状の被加熱物質が侵入すると、いわゆるカジリを生じ、回転に対し摩擦抵抗を増大する。また、炉内の高温ガスが漏れると、接続部を高温化し、さらに熱膨張による変形をもたらすし、漏出ガスが環境を悪化させることもある。
【０００５】
そこで、一般には、上記接続部には、相対回転を許容しつつシールを行うシール装置が用いられる。上述の特許文献１では、一方の炉側の接続部はいわゆる水シールを有し、他方の炉側の接続部のシールは特に記載はない。後者のシールは、一般的な手段として、グランドパッキングが考えられる。
【０００６】
さらには、上記接続体を用いずに、両炉の相対回転に伴い互いに摺接するフランジをこれらの両炉に設け、一方の炉のフランジに対し他方の炉のフランジを軸方向に可動しこの後者のフランジをフランジの周方向複数位置でスプリングプランジャにより圧するようにして、熱膨張による軸方向の位置変動を上記スプリングプランジャで吸収して、常時フランジ同士を摺接させて漏れを極力小さくするという手法も考えられる。
【特許文献１】特開平４−２０７８５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１におけるシール装置にも改善すべき点がある。
【０００８】
先ず、水シールは、接続体の接続部が竪型の一次焼成炉に対して下方に位置するので、該接続部に上方に開口する溝リングを設けて、該溝リングへ水を入れ、一次焼成炉には、この水の中へ垂下進入する板状リングを設けることにより、相対回転を許容しつつシールしている。しかし、炉内から高温を受けることや、長期にわたる使用による水の蒸発により、水がなくなってシールできなくなることがある。これを防止するには、常に水の存在を確認する点検を行わなくてはならない。
【０００９】
次に、二次焼成炉との間のシールでは、この二次焼成炉が横型であるために、最早水シールは使えない。そこで、グランドパッキンを用いることとなるが、グランドパッキングは摩擦を伴い、炉の必要回転トルクの増大につながる。又、この摩擦により、グランドパッキングの摩耗が生じシール性が低下する。さらには、高温化にさらされることにより、グランドパッキングに変質をもたらし、この点でも、摩耗ひいてはシール性の低下となる。
【００１０】
さらには、両炉にフランジを設けて、スプリングプランジャを用いる場合には、スプリングプランジャは可動なプランジャをスプリングで弾圧する構造となっているので、プランジャの軸方向変位量に比例してスプリングの力が増減する。その結果、両炉の軸線同士に傾きや撓みが生ずると、周方向位置によって軸方向変位量が異なるので、上記弾圧力は一定せず、漏れが均一に防止できない。又、上記軸線方向以外の方向には変位できないので、回転軸線に対する傾きや撓みによる変位には対応できない。これに対応させるには、上記スプリングプランジャを上記傾きに対しても自動調心可能とする機構をもって支持せねばならず、機構が複雑となる。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑み、簡単な構成で、摩擦抵抗がきわめて小さく、炉内の熱の影響を受けず、多少の製作上の誤差あるいは経時的寸法変動、さらには運転時の寸法変動に対応できるシール装置をもった加熱装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る加熱装置は、相対回転する二つの炉の筒状端部同士が共通な軸線上で同心をなして遊嵌接続され、一方の炉から他方の炉へ被熱処理物質を受け渡すようになっており、上記両筒状端部同士間に、互いの相対回転を許容するシール装置が設けられている。
【００１３】
かかる加熱装置において、本発明では、シール装置は、一方の炉の筒状端部の外周面に半径方向に延びる面を有するように該外周面に対して固定して設けられた固定フランジ部と、軸線方向に可動に他方の炉の筒状端部に設けられて上記固定フランジ部と摺動しもしくは微小な空隙を形成するように該固定フランジ部に対して対面する可動フランジ部を有し、該可動フランジ部とこれを支持する他方の炉の筒状端部とは、軸線方向で伸縮可能かつ半径方向に可撓な直径が異なる内外弾性筒体で接続されていて該内弾性筒体と上記一方の炉の筒状端部の外周面との間に他方の炉の炉内部と連通する内側環状空間を形成し、上記可動フランジ部には上記空隙と連通する内室が形成され、該内室へ加圧気体を供給する送気手段を有すると共に、上記内弾性筒体と外弾性筒体の間に形成される外側環状空間へ加圧気体を供給する他の送気手段が設けられていることを特徴としている。
【００１４】
このような構成の本発明では、内弾性筒体と外弾性筒体が軸方向で伸縮可能かつ半径方向に可撓なので、固定フランジ部と可動フランジ部の間のいかなる方向での相対変位にも追従でき、両フランジは常に平行でかつその摺接あるいは空隙は一定となる。しかも、固定フランジ部への可動フランジ部の押圧力は内弾性筒体と外弾性筒体の間に形成される外側環状空間へ送られる気体の圧力に定まるので、この気体の圧力が一定な限り、両炉の軸方向変位量に係りなく一定圧となる。又、両フランジ間では、狭い隙間が形成されても内側環状空間からの気体がこの隙間を外部に向け流れるので、外部からの塵埃等の侵入も、炉内のガスの流出もなく、外部とのシールがほぼ完全になされる。また、この気体によるフランジ部の冷却によって、フランジ部の熱変形が防止される。
【００１５】
本発明において、内弾性筒体及び外弾性筒体は、例えばベローズで形成することができる。
【００１６】
本発明において、固定フランジ部と可動フランジ部は、少なくとも一方が対面部にフランジ母材に比し低摩擦な摺動部材もしくは摺動層を有していることが好ましい。両フランジの摺接時の摩擦抵抗、ひいては摩耗を極力小さくすることができる。その際、これらの摺動部材もしくは摺動層が厚み方向に弾性を有していることとするならば、摺接時の面の密接性が高まり、シール効果を向上する。
【００１７】
本発明では、固定フランジを有する一方の炉を回転とし、可動フランジが設けられている他方の炉を非回転とすることができる。こうすることにより、非回転の他方の炉に設けられた弾性筒体への送気が楽に行える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、以上のように、相対回転する二つの炉の筒状端部にフランジ部を設けて、両フランジ間に気体を流通せしめて、かつ、軸方向での位置が固定された一方のフランジ部に対して他方のフランジを軸方向で可動とし、かつ可動フランジを気体圧によって軸方向に付勢させることとしたので、上記フランジ間での気体の流通により、摺接シール非接触シールされるだけでなくフランジ部の冷却を行うことができ、外部からの塵埃等の侵入そして炉内部のガスの漏出がなく、これに加え、フランジ部での熱変形も少なくシール特性の維持が図れる。さらに、一方のフランジ部に対し他方のフランジ部が常に追従して、製作・位置精度そして運転状況に係りなく、フランジ部間の摺接圧を一定あるいは隙間を一定して小さく保つことができ、シール性を高めると共に消費気体の量も少なくてすむ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施の形態を説明する。
【００２０】
図１において、第一炉１０と第二炉２０はそれぞれの筒状端部１１と筒状端部２１が互いに相対回転を許容するように半径方向の隙間δ０をもって遊嵌されている。本実施形態では、第一炉１０が回転軸線Ｘまわりに回転し、第二炉２０は非回転となっている。上記筒状端部１１と筒状端部２１は共通の軸線Ｘで同心をなしている。本実施形態では第一炉１０と第二炉２０は共に横型炉であるが、これには限定されず、例えば、第一炉１０が竪型炉で、第二炉２０との接続がなされる筒状端部１１のみが上記軸線Ｘに軸線をもっているようにしてもよい。
【００２１】
本実施形態では、被熱処理物質は回転せる第一炉１０で予熱され、筒状端部１１から筒状端部２１を経て、図１にて矢印Ａで示されるように、非回転の第二炉２０へ落下移送されて該第二炉２０内で所定の熱処理を受けた後、製品として第二炉２０外へ取り出される。
【００２２】
回転せる上記第一炉１０の筒状端部１１の外面には端縁から若干離れた位置に、半径方向に拡がる環板状の固定フランジ部１２が取りつけられている。ここで、固定フランジの「固定」とは軸方向位置が固定という意味である。該固定フランジ部１２は金属製、例えば鋼板製で、上記筒状端部１１の外周面に溶接等で固定されている。該固定フランジ１２の右方のフランジ面には、二重の同心をなす環状溝が形成されていて、各環状溝にはフランジ面から突出する環状の摺動部材１２Ａが取りつけられている。この摺動部材１２Ａは、上記固定フランジ１２よりも軟らかく低摩擦な材料、例えば銅合金、テフロン（登録商標）等の樹脂で作られている。又、この摺動部材１２Ａは、コーティング等により固定フランジ面に摺動層として形成されていてもよく、好ましくは、その厚み方向で上記母材よりも大きい弾性を有している。
【００２３】
非回転の第二炉２０は上記筒状端部２１にフランジ状の取付部２２を有していて、ここに、両炉の間のシール装置としての弾性筒体組立体２３が取りつけられている。
【００２４】
上記弾性筒体組立体２３は、二つの弾性筒体、すなわち、内ベローズ２４と外ベローズ２５を同心に有しており、両ベローズ２４，２５を軸方向一端側で環状の取付板２６により、そして他端側では、環状かつ半径内方に開口せる受気空間としての内室２７Ａを形成する軸方向に可動な可動フランジ部２７によって支持されている。可動フランジ部２７が固定フランジ部１２と対向する面には、上記フランジ部１２に設けられた二つの環状の摺動部材１２Ａが摺接する摺動板２８が取付けられている。この摺動板２８は比較的軟らかい金属あるいは上記摺動部材１２Ａと同様な材質で作られていることが好ましい。この摺動板２８は摺動層としてコーティングにより形成されていてもよい。ここで、可動フランジの「可動」とは軸方向位置が可動という意味である。
【００２５】
上記弾性筒体組立体２３の一端側の取付板２６そして可動フランジ部２７はそれらの内径が第一体１０の筒状端部１１の外径よりも若干大きくなっていて該筒状端部１１の外面との間に隙間を形成し、非接触となっている。本実施形態の場合、取付板２６と筒状端部１１の間の半径方向隙間δ１は上記筒状端部２１と筒状端部１１との間の半径方向隙間δ０よりも若干小さい。
【００２６】
又、上記可動フランジ部２７の右壁の内周面には環状溝が形成されていてここに上記摺動部材１２Ａと同様な低摩擦材質のリング２７Ｂが半径内方へ突出するように装着されていて、その内周縁が上記筒状部分１１と半径方向隙間δ２を形成している。この隙間δ２は上記隙間δ１よりも小さくなっている。
【００２７】
このように構成される弾性筒体組立体２３は、上記取付板２６にて上記取付部２２に取付けられて支持されており、可動フランジ部２７は上記二つのベローズ２４，２５の存在により半径方向にも軸方向にも可動となっている。
【００２８】
上記弾性筒体組立体２３は、取付板２６と可動フランジ部２７で支持される内ベローズ２４と外ベローズ２５との間に外側環状空間２９を形成し、内ベローズ２４と接続部１１との間に内側環状空間３０を形成する。
【００２９】
上記取付部２２そして取付板２６には送気孔が貫通して上記外側環状空間２９へ連通していて、ここに送気手段としての第一送気管３１が接続され、この第一送気管３１から加圧気体、例えば加圧窒素あるいは加圧空気が送入されるようになっている。一方、上記可動フランジ部２７の外周部には、内室２７Ａに連通する送気孔が形成されていて、ここに送気手段としての第二送気管３２が接続され、上記内室２７Ａに加圧気体、例えば加圧窒素が送入されるようになっている。上記第一送気管３１と第二送気管３２とは、気体供給源が共通であっても別々であってもよい。上記第二送気管３２からの加圧気体には、この気体の一部が第二炉２０内に流入するので、炉での熱処理に何ら支障のない気体が、被熱処理物質の種類に応じて選定される。
【００３０】
このような加熱装置において、両炉の間で、次の要領でシールがなされる。
【００３１】
両炉１０，２０が相対回転運転中、この例では第一炉１０の回転中に、加圧気体、例えば加圧窒素が非回転の第二炉２０に設けられた第一送気管３１そして第二送気管３２を経て、外側環状空間２９そして内側環状空間３０内へそれぞれ送入される。
【００３２】
外側環状空間２９内の加圧気体は、その圧力によって第二炉２０の可動フランジ部２７を第一炉１０の固定フランジ部１２へ圧する。両炉１０，２０が高温下にあって熱変形等により偏心あるいは若干の傾きがあっても、外側環状空間２９を形成する内ベローズ２４そして外ベローズ２５の軸方向そして半径方向での弾性変形によりこれらを吸収し、上記可動フランジ部２７は固定フランジ部１２と平行な面を保ち接面する。しかも、そのときの接圧は、上記加圧気体の圧力が一定である限り、軸方向そして半径方向でのベローズ２４，２５の変形量に係らず一定となる。熱変形等による上記両炉１０，２０間の半径方向の相対変位が上記隙間δ２よりも大きいときには、第一炉１０の筒状端部１１は、その外周面が弾性筒状組立体２３の可動フランジ部２７のリング２７Ｂと当接し、該弾性筒状組立体２３の内ベローズ２４と外ベローズ２５を変形させて上記変位が吸収される。したがって、かかる変位時でも、隙間δ１が隙間δ２よりも大きいので、取付板２６が筒状端部１１の外周面と金属接触することはない。
【００３３】
可動フランジ部２７の内室２７Ａに送り込まれた加圧気体は内側環状空間３０を経て軸方向に流れ、一方では第二炉２０内へ流入して第二炉２０からの炉内ガスの洩れを阻止し、他方では、二つの摺動部材１２Ａと摺動板２８との間のきわめて小さい隙間から外部へ流出して外部からの塵埃等の侵入を阻止する。摺動部材１２Ａと摺動板２８は、上述のごとく外側環状空間２９からの圧力により、理論的には密着して摺動相対回転していて隙間がない筈であるが、摺動面の粗さや平面度によって、実際には微小の空間を部分的に形成しつつ摺動することがある。しかし、このような隙間が部分的にあっても、ここを流出する上記加圧気体により外部に対してシールがなされる。しかも、摺動面は互いに低摩擦材で形成されているので、摩擦力が小さく、摩擦トルクよりも低減し、ひいては摩耗や発熱も抑制される。さらには、上記内室２７Ａからの気体により、周辺が炉内から熱せられても冷却され熱変形が小さい。
【００３４】
本実施形態では、第一炉が回転し第二炉が非回転の場合であって、非回転の第二炉の方に弾性筒体組立体を設けてここに送気していたが、本発明では第一炉そして第二炉が共に回転する場合も可能である。その場合、回転を許容しつつシールしながら弾性筒体組立体へ送気する手段を設けるようにする必要があり若干その機構は複雑となる。したがって、この手段は回転数の低い方の炉に設けることが得策である。
【００３５】
又、本発明では弾性筒体としてベローズを例示したが、ベローズに限定せずにこれに類するものならば良い。要は、気密性があり軸方向そして半径方向に弾性変形可能ならば十分である。例えば、薄い金属製シートを単に筒状体とするだけでもよい。又、この薄いシートを蛇腹形態として、ベローズに類する形とすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態装置を示す部分断面正面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  （第一）炉
１１  筒状端部
１２  固定フランジ部
１２Ａ  摺動部材
２０  （第二）炉
２１  筒状端部
２３  シール装置（弾性筒体組立体）
２４  内弾性筒体（内ベローズ）
２５  外弾性筒体（外ベローズ）
２７  可動フランジ部
２７Ａ  内室
２８  摺動板
３１  送気手段（第一送気管）
３２  送気手段（第二送気管）
【図１】
2006162127.tif 000003