(57)【要約】      （修正有）【課題】オーバリティの大きくなったロータリーキルンの激しい熱的・機械的衝撃にも耐えて破断しにくい不定形耐火物用アンカー金物を提供する。【解決手段】アンカーの形状を炉内に向かって末広がりの螺旋構造とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
缶体に取り付けるための脚部と、脚部に続く螺旋状本体部とを具備し、螺旋状本体部が炉内に向かって末広がりになっていることを特徴とするアンカー金物。
【請求項２】
本体部の形状が円錐面上に描いた渦巻線となっていることを特徴とする請求項１に記載のアンカー金物。
【請求項３】
請求項１または２記載のアンカー金物を使用した工業炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不定形耐火物を缶体などの外殻に支持させるに有効なアンカー金物の形状に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
不定形耐火物を缶体などの外殻に支持させるためにアンカー金物が広く使用されている。アンカー金物の基本形状として、Ｖ字型、Ｙ字型、Ｌ字型が古来より使用されている。
【０００３】
上記基本形状のアンカー金物では、操業に際しての温度上昇によって、アンカー金物が破断するとか耐火物にクラックが発生して、耐火物が脱落する問題があった。
【０００４】
上記問題に対して、特許文献1では、アンカーの脚部を屈曲させることにより回避することが提案されている。そこにおいては、フレキシブルなアンカー脚部が、耐火材の熱伸びによる応力を吸収して、アンカーの破損および破断が防止できたとされている。
【０００５】
特許文献２では、Ｙ字型アンカーを変形させて、アンカーの枝部の開き角度を190°〜350°の範囲とすることにより対処することが提案されている。そこにおいては、炉内温度の上昇に伴って耐火物が膨張しても、アンカーの保持力が低下しなかったとされている。
【０００６】
特許文献３では、アンカーの脚部に可撓性を有する緩衝部材を連結させることが提案されている。そこにおいては、缶体と不定形耐火物の熱膨張差による歪も、アンカー自体の熱膨張も、緩衝部材により吸収されるので、不定形耐火物に亀裂が生じにくく、不定形耐火物構造体の寿命が改善されたとされている。
【０００７】
特許文献４では、アンカーの少なくとも一部を、コイルバネで形成させることにより、アンカー金物と耐火物との間で発生する熱応力が抑制され、不定形耐火物に亀裂が発生しにくくなったとされている。
【０００８】
特許文献５では、コイル状態のアンカーを缶体（支持基体）の外側から挿入固定する工法が開示されている。炉内に足場組立の必要が無くなり、作業効率が向上したとされている。特許文献５に開示されたアンカーのコイル部は、同公報に図示されている如く、１段（１リング）である。アンカーとしての耐火物保持能力は、Ｖ字型かＹ字型程度を期待したものであり、コイルは専ら、外殻からの挿入の便を考えたものであると言える。何故なら、明細書中に、２段以上の多段による保持能力向上を覗わせる記述が無い。保持力の向上を切欠に期待しているのも、その証左である。
【０００９】
しかしながら、本発明者が、上記特許文献１〜５で提案されたアンカー金物について詳細に検討したところ、アンカー金物の破断防止と耐火物の亀裂発生防止等において、ある程度の向上は認められたものの、未だ満足のゆくレベルのものではなかった。オーバリティの大きくなったロータリーキルンの様に、耐火物に大きな熱的・機械的衝撃が加わる厳しい運転条件にも対応可能な保持力に優れたアンカー金物の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１８０４２０号公報
【特許文献２】特開２０００−２４９０号公報
【特許文献３】実開昭６２−１９５９９号公報
【特許文献４】特開２０１４−１６３６５９号公報
【特許文献５】特開２００４−９２９８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その解決すべき課題とするところは、熱的及び機械的衝撃の厳しい運転条件に対応可能なアンカー金物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本発明にかかるアンカー金物は、螺旋形であり、螺旋の弾力性を活用したものである。螺旋の弾力性で、耐火物の熱膨張による応力と機械的衝撃による応力を吸収させるものである。
【００１３】
そして、前記螺旋形アンカーが、炉内に向かってラッパ状に末広がりになった形状であることを、その要旨とするものである。即ち、螺旋形アンカーを巻貝の殻に例えると、殻頂を缶体に固定し、殻口を炉内に向けた形のものである。
【００１４】
また、本発明に従う螺旋形アンカー金物の好ましい態様の一つにおいては、螺旋形が円錐面上に描いた渦巻き線となっている。
【００１５】
螺旋とコイルの違いは、螺旋が、円錐を芯として、その面上に描かれた渦巻き線であるのに対し、コイルは、円筒を芯として、その面上に描かれた渦巻き線である。
【００１６】
アンカー金物の缶体への保持力は、他の条件を同一と仮定すると、アンカー金物の缶体への投影面積に比例する。螺旋形アンカーとコイル形アンカーを比較するに際して、アンカー金物の太さ、長さ、材質他の条件を全て同一にすると、螺旋形アンカーの方が投影面積が大きいので、缶体への保持力が、より大きいと言える。
【００１７】
材料の使用量一定で、螺旋形アンカーの投影面積を大きくするのは、芯としての円錐の頂角を大きくして各段の影が重ならない状態にした時である。しかし、頂角を大きくし過ぎると、結果としてアンカーの高さが低くなるマイナスがあるので、バランスをとる必要がある。
【発明の効果】
【００１８】
以上の如く、本発明によれば、アンカーの螺旋構造に基づく弾力性により、アンカー金物の破断及び耐火物の脱落を防止できる。
【００１９】
セメント、石灰、産業廃棄物等を処理するロータリーキルンにおいては、高温操業による熱的負荷だけでなく、キルンの回転運動及び処理物の転動による機械的負荷が加わるため、アンカーと耐火物に対する条件が厳しい。キルンが老朽化してオーバリティが大きくなると更に厳しくなる。本発明は、この様な厳しい操業条件にも対応可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の螺旋状アンカーの一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の螺旋状アンカーの段数を説明する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】比較例として示したコイルの説明図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【図４】螺旋状アンカーの形状を規定するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は本発明の螺旋状アンカーの使用状態を示す斜視図である。
本発明の螺旋状アンカー１は脚部２と本体部３からなり、脚部で、溶接又はボルト止め等によって缶体４に固定される。
アンカーの高さＣは、従来のアンカーと同様に、不定形耐火物５の施工厚Ｄの２／３〜４／５が適正である。
【００２２】
図２ａは、本発明の螺旋状アンカーの側面図、図２ｂは、同アンカーの平面図（投影図）である。図３ａは比較例として示したコイルの側面図、図３ｂは、その平面図（投影図）である。図２の螺旋形が円錐面上に描いた渦巻きであるのに対し、図３のコイルは円柱面上に描いた渦巻きである。
【００２３】
図２ｂと図３ｂを比較すれば明らかな如く、螺旋状アンカーは、その段数を増やせば、それに応じて投影面積が増えるが、コイル形状の場合、その巻数を増やしても、投影面積が増えない。従って、螺旋状アンカーは、コイル形状と比較して弾力性は同等だが、缶体への保持力は、より大きいと言える。
【００２４】
缶体への投影面積について考察すると、Ｙ型アンカーを始め、従来のアンカーは、缶体に対して鉛直の成分を多く含むので、投影面積の増大に寄与しない部分が多い。その点で、螺旋状アンカーは効率的に投影面積を増大できる。
【００２５】
図４は螺旋状アンカーの形状を規定するための説明図である。螺旋状アンカー１は、円錐形の芯金６を芯型として制作される。円錐６の母線１２に対する角度αを各段とも一定にするのが良い。αを大きくすると、各段の間隔が密になり、投影面積増大に寄与する。しかし、各段の間隔を密にし過ぎると、耐火物施工時の充填が難しくなる。角度αは６０〜８０°が望ましい。
【００２６】
上記円錐の頂角βは、２０〜６０°とするのが好ましい。２０°以下では、缶体への保持力の面でコイルと大差がなくなる。６０°を超えると、重心を取りにくく、安定が悪いため、缶体から外れやすい。
【００２７】
螺旋状アンカーの形状は、その投影図が、アルキメデス螺旋とかベルヌーイ螺旋の様に、中心点（螺旋の起点）に対して均等であるものが望ましい。螺旋の起点で缶体に固定すれば、固定点を中心にして応力が均等にかかるので、アンカーが破断しにくい。
【００２８】
螺旋状アンカーの形状が、前記のアルキメデスもしくはベルヌーイ螺旋形の様な整ったものでなくても、炉内に向かって末広がり状になっておれば、コイル他、従来の他のアンカー形状よりも大きい保持力が得られる。螺旋状アンカーの上下段の投影図が部分的に重なっていても、下段に比べて上段が広がっていさえすれば、本発明の効果を発揮する。
【００２９】
次に、螺旋状アンカーの段数について述べる。図２において、螺旋形は起点（脚部）９を中心として旋回しながら、旋回面に垂直な方向、即ち稼働面側に伸びたものである。旋回が１周目（３６０°旋回）の境界点１０に達したものが１段である。同様に、旋回が２周目（７２０°旋回）の境界点１１に達したものが２段である。以下同様に３段、４段とする。
【００３０】
螺旋状アンカーの適正段数は、施工厚さ、運転条件（衝撃の程度）、耐火物の特性などを勘案して決定される。通常２〜６段が標準である。１段では弾力性（バネの効果）が得られない。７段以上にすると、上下段の間隔が狭くなって、耐火物の充填の障害になる。
【００３１】
螺旋状アンカーの制作に使用する材料は、棒鋼、型鋼等が良い。材質はＳＵＳ３０４とかＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６Ｌ等の鋼が良い。
【００３２】
本発明のアンカーを窯炉に適用した場合について説明する。図１に示すように、本発明の螺旋状アンカー１を缶体4に溶接等で固定し不定形耐火物５を施工する。螺旋状アンカーの各段間寸法は、不定形耐火物の充填を阻害しない程度とすることが肝要である。実操業において、耐火物と缶体の間に熱応力が働いても、アンカーのバネ力に吸収されて、耐火物にクラックが発生しにくい。施工厚が厚い場合は、アンカーを太くすると共に、高さＣの異なるアンカーを併用すると効果的である。
【００３３】
螺旋状アンカーは三次元的に広範囲に効果が及ぶので材料の節減にも有効な形状である。
【実施例１】
【００３４】
産業廃棄物を処理するロータリーキルンに本発明の螺旋状アンカーを適用した。従来のＹ形アンカーでは４ケ月の耐用であった。螺旋状アンカーの場合、アンカーの使用量（重量換算）を１０％節減したにも拘わらず、６ケ月の耐用が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
産業廃棄物、石灰、セメント等を処理するロータリーキルン等、熱的衝撃と機械的衝撃の厳しい炉の耐火構造に好適に適用可能である。
【符号の説明】
【００３６】
1螺旋状アンカー
2脚部
3本体部
4缶体
5不定形耐火物
6芯金としての円錐
9螺旋形の起点
10螺旋形の１リング目の境界点
11螺旋形の２リング目の境界点
１２芯金としての円錐の母線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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