(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線周りに回転駆動され、内部に被処理物が投入される回転部材と、該回転部材の軸線方向の端部側に配設された位置不動の固定部材とを備えたロータリーキルンにおける、これらの回転部材と固定部材との間を気密にシールするシール装置であって、
上記固定部材に取付けられた円環状の固定側シール部材と、上記回転部材に上記固定側シール部材と対向するように取付けられて、該固定側シール部材の対向面に常時面接触した状態で回転部材と共に周方向に回転する円環状の回転側シール部材とを有し、
上記固定側シール部材が、上記回転側シール部材と面接触してシールするシール面側に、固定側シール部材と回転側シール部材との間に潤滑剤を供給する複数の潤滑剤用の供給溝を備えていて、
上記供給溝は、シール面の全周に亘って、該シール面の内周方向と外周方向とに交互に曲折させた構成であることを特徴とするロータリーキルンのシール装置。
【請求項２】
上記固定側シール部材は、上記固定側シール部材の外周及び内周の中心部分に、固定側シール部材と回転側シール部材との間に不活性の流体を流通させてシールする流通溝が、シール面の全周に亘って設けられていて、シール面における該流通溝の外周側と内周側とに上記供給溝がそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１に記載のロータリーキルンのシール装置。
【請求項３】
上記固定側シール部材のシール面、及び回転側シール部材における固定側シール部材のシール面との接触面に、各面の硬度を向上させる溶射材が吹付けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のロータリーキルンのシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃タイヤ等の高分子化合物を含有する廃棄物を処理するロータリーキルンにおける回転部材と固定部材との間をシールするシール装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、資源環境保護の観点から廃タイヤ等の廃棄物を再利用することが進められており、その一つとして、廃棄物をロータリーキルンにより熱分解して可燃ガスや油、カーボンや有価金属を回収することが行われている。
上記ロータリーキルンは、一般に、軸線周りに回転駆動される回転部材と、該回転部材の軸線方向の両端側に配設されたハウジング等の固定部材とを備え、該固定部材が回転部材の両端を回転可能に挿入、あるいは支持等された構成となっている。そして、回転部材の内部に被処理物を入口から内部に投入し、該回転部材を回転さることにより被処理物を出口側に移動させながら該被処理物を加熱・焼成あるいは乾留して排出する。
このようなロータリーキルンは、回転部材内で発生した可燃性であるため、負圧制御によって運転を行う必要があり、また外気が回転部材内に流入するのを防止する必要があるが、回転部材と固定部材との間には隙間があるため、この隙間を気密に塞ぐためのシール装置が配設されているのが通常である。
【０００３】
上記シール装置としては、固定部材に設けられた円環状の固定側シール部材と、該固定側シールに当接するように回転部材に設けられた円環状の回転側シール部材とを備え、回転部材が軸線周りに回転した際には、回転側シール部材が回転部材と一体的に回転して、固定側シール部材に常時接触した状態で周方向に摺動する構成のものが存在する。
この種のシール装置は、回転側シール部材が固定側シール部材に常時接触した状態で周方向に回転して摺動するため、両シール部材が短期間で摩耗して、シール効果も著しく低下するという問題があった。特に、ロータリーキルンの場合、被処理物が焼成あるいは乾留されると、その残渣がシール部材間に入り込み易いため、摩耗が促進されやすい傾向にあった。このため、シール効果の維持のためには各シール部材を早期に交換する必要があるため、非常に不経済であった。
したがって、このようなシール装置においては、例えば特許文献１，２に示すように、固定側シール部材の接触面側に、回転側シール部材と固定側シール部材との接触面間に潤滑剤を供給するための円環状の溝を設けて、該円環状の溝から供給される潤滑剤によって両シール部材の接触面の滑りを良くし、各シール部材の摩耗を抑止することが行われていた。これらの引用文献１，２の技術によれば、回転側シール部材及び固定側シール部材の接触圧力により両シール部材の接触面全体に潤滑剤を行き渡らせることが可能である。
【０００４】
しかしながら、上記回転側シール部材及び固定側シール部材は、しばらくの間は摩耗が抑止されて寿命も延びるものの、寿命が延びた分、ロータリーキルンの経年の熱影響による接触面の面精度が劣化する。そのため、上記引用文献１，２のような単なる円環状の溝の場合、両シール部材の接触圧力にばらつきが生じてしまい、潤滑剤が行き渡る箇所と行き渡らない箇所とが発生していた。
これにより、回転側シール部材や固定側シール部材の場所によっては摩耗が増大してしまうことから、シール部材の寿命がそれほど延びず、数か月程度で交換が必要となる場合が多く、結果として交換頻度を抑えることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭６３−１２３９９８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９０４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の技術的課題は、ロータリーキルンの経年の熱影響に関わらず、上記回転側シール部材と固定側シール部材との間に効率良く且つ安定的に潤滑剤を供給することができ、これにより、これらのシール部材の延命化を確実に図ることができるロータリーキルンのシール装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のロータリーキルンのシール装置は、軸線周りに回転駆動され、内部に被処理物が投入される回転部材と、該回転部材の軸線方向の端部側に配設された位置不動の固定部材とを備えたロータリーキルンにおける、これらの回転部材と固定部材との間を気密にシールするシール装置であって、上記固定部材に取付けられた円環状の固定側シール部材と、上記回転部材に上記固定側シール部材と対向するように取付けられて、該固定側シール部材の対向面に常時面接触した状態で回転部材と共に周方向に回転する円環状の回転側シール部材とを有し、上記固定側シール部材が、上記回転側シール部材と面接触してシールするシール面側に、固定側シール部材と回転側シール部材との間に潤滑剤を供給する複数の潤滑剤用の供給溝を備えていて、上記供給溝は、シール面の全周に亘って、該シール面の内周方向と外周方向とに交互に曲折させた構成であることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明においては、上記固定側シール部材は、上記固定側シール部材の外周及び内周の中心部分に、固定側シール部材と回転側シール部材との間に不活性の流体を流通させてシールする流通溝が、シール面の全周に亘って設けられていて、シール面における該流通溝の外周側と内周側とに上記供給溝がそれぞれ設けられているものとすることができる。
【０００９】
また、本発明においては、上記固定側シール部材のシール面、及び回転側シール部材における固定側シール部材のシール面との接触面に、各面の硬度を向上させる溶射材が吹付けられているものとすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記固定側シール部材のシール面側に設けた複数の潤滑剤用の供給溝を、シール面の全周に亘って、該シール面の内周方向と外周方向とに交互に曲折させた構成としたことにより、固定側シール部材のシール面と回転側シール部材の接触面に潤滑剤をこれらシール面及び接触面の広範囲に亘って効率的に供給することができる。これにより、潤滑剤をシール面及び接触面の全面に容易に行き渡らせることができるため、ロータリーキルンの経年の熱影響によって固定側シール部材のシール面と回転側シール部材の接触面との各面精度が劣化しても、これらの両シール部材間に安定的に潤滑剤を供給することができる。
この結果、固定側シール部材及び回転側シール部材の摩耗を効果的に抑止することがでるため、従来に比べてこれらのシール部材の寿命を確実に延命化することができ、交換頻度も格段に減らすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るシール装置が用いられたロータリーキルンの一例を模式的に示す側面図である。
【図２】本発明に係るシール装置の一部破断要部側面図である。
【図３】本発明に係る固定側シール部材の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１〜図３は、本発明に係るロータリーキルンのシール装置の一実施の形態を示すものである。
この実施の形態においては、本発明に係るシール装置１が、図１に示すようなロータリーキルン２に用いられる場合について説明する。
【００１３】
この実施の形態のシール装置が用いられる上記ロータリーキルン２は、図１に示すように、内部に被処理物が投入される円筒状の回転部材３と、該回転部材３の軸線方向の端部側に配設された位置不動の固定部材４，５とを備えている。なお、図中の符号６は、上記回転部材を回転自在に支持する支持部材である。
上記回転部材３は、図示しない回転駆動手段により軸線周りに回転駆動されると共に、例えば外熱式の加熱炉等、図示しない加熱手段により内部に投入された被処理物が加熱される構成となっている。そして、一端側の入口から被処理物を内部に投入して回転駆動させることにより、被処理物を他端側の出口側に移動させながら焼成、あるいは乾留させて、出口から排出するようになっている。
一方、上記固定部材４，５は、基礎等の安定した場所に位置不動に固定されたもので、上記回転部材３の両端側にそれぞれ設けられていて、該回転部材３の入口側または出口側の端部がそれぞれ回転自在に挿入され、回転部材３全体が回転自在な状態に保持している。
【００１４】
この実施の形態においては、入口側の固定部材４は、被処理物の上記回転部材３内への投入に供するハウジングであり、一方出口側の固定部材５は、回転部材３内で焼成・乾留等を行った後の被処理物の残渣やガスや液体等の生成物を外部に排出するためのハウジングとしている。
また、上記ロータリーキルン２における出口側の上記回転部材３の端部と固定部材５との連結部分には板ばね（図示せず）が取付けられており、回転部材３を入口側の固定部材４の方向に常時弾力的に付勢したものとなっている。
【００１５】
そして、上記シール装置１は、上記回転部材３と固定部材４との連結部分に生じる隙間を気密に塞ぐもので、図１及び図２に示すように、固定部材４に取付けられた円環状の固定側シール部材７と、回転部材３に該固定側シール部材７と対向するように取付けられて、回転部材３と共に周方向に回転する円環状の回転側シール部材８とを備えている。
このシール装置１は、図２に示すように、上記固定側シール部材７と回転側シール部材７との各対向面が相互に常時面接触していて、回転部材３が回転駆動した際には、回転側シール部材８は固定側シール部材７に面接触した状態を維持したまま摺動する構成となっている。
なお、この実施の形態においては、上記シール装置１を、ロータリーキルン２の入口側における回転部材３と固定部材４と連結部分にのみ配置したものとしている。
【００１６】
上記回転側シール部材８は、上記回転部材３における入口側の端部の外周に、該回転部材３に外方に張り出した状態で位置不動に設けられた回転側取付用部材９を介して、位置不動に取付けられた金属製（例えばＦＣＤ６００等）のものである。
この回転側シール部材８は、上記固定側シール部材７と対向する面が該固定用シール部材７との接触面８ａとなっていて、この接触面８ａは、全周に亘って平滑な面に形成されている。また、上述のように、上記回転部材３は板ばねにより入口側の固定部材４の方向に付勢されているため、この回転側シール部材８は固定側シール部材７に常時押し付けられて、常に圧着された状態となっている。
なお、上記回転側シール部材８の回転側取付用部材９への取付けは、図２に示すように、該取付用部材９を貫通して上記接触面８ａとは反対側の面に螺挿される複数の固定用ボルト１０，１０により行われ、回転側シール部材８全体が回転部材３に対して位置不動となるように固定されている。
【００１７】
上記固定側シール部材７は、上記回転側シール部材８とほぼ同径の内周径及び外周径を有した、該回転側シール部材８の素材よりも硬度の高い金属製（例えばＳＵＳ３１６Ｌ等）のものある。
この固定側シール部材７は、図２に示すように、上記回転側シール部材８における接触面８ａと対向する面が、該接触面８ａと面接触してシールするシール面１１となっていて、該シール面１１とは反対側の面が、上記固定部材４に位置不動に設けられた固定側取付用部材１２に取付けられている。
なお、この固定側シール部材７の上記固定側取付用部材１２への取付けは、該取付用部材１２を貫通して上記シール面１１とは反対側の面に螺挿される固定用ボルト１３により行われており、これにより、固定側シール部材７が固定部材４に対して位置不動となるように固定されている。
【００１８】
また、この固定側シール部材７のシール面１１側には、図２及び図３に示すように、固定側シール部材７と回転側シール部材８との間にグリス等の潤滑剤を供給する複数の潤滑剤用の供給溝と、固定側シール部材７と回転側シール部材８との間に窒素や水蒸気等の不活性の流体（特に気体）を流通させて、両シール部材間をシールする流通溝とが設けられている。
この実施の形態においては、上記固定側シール部材７は、シール面１１側に２本の供給溝１４，１５と、１本の流通溝１６が設けられた構成となっていて、いずれも同じ溝深さ且つ同じ幅、同じ断面形状に設定されている。また、シール面１１におけるこれらの供給溝１４，１５及び流通溝１６以外の部分、即ち上記回転側シール部材８における接触面８ａと面接触する部分は平滑な面に形成されている。
【００１９】
上記流通溝１６は、不活性の流体を固定側シール部材７と回転側シール部材８との間に流通させて、この流体によってシール面１１と接触面８ａとの間をシールさせるもので、これにより、これらシール面１１と接触面８ａとの間における全体としてのシール性を一層向上させている。
この流通溝１６は、シール面１１側における中央部に、シール面１１全周に亘って設けられていて、全体として、固定側シール部材７と同心円をなす正面視略円環状に形成されている。
また、この流通溝１６内の複数個所には、該流通溝１６に上記不活性の流体を供給、充填するための供給孔１６ａが設けられていて、固定側シール部材７におけるシール面１１とは反対側の面側からの配管により流体が供給されるようになっている。
【００２０】
上記供給溝１４，１５は、固定側シール部材７のシール面１１における上記流通溝１６の内周側の位置（供給溝１４）と、流通溝１６の外周側の位置（供給溝１５）とにそれぞれ１本ずつ設けられている。
これらの各供給溝１４，１５は、図３に示すように、シール面１１の全周に亘って、該シール面１１の内周方向と外周方向とに交互に曲折させた構成となっていて、正面視において略波形状に形成されたものとなっている。
【００２１】
具体的に、内周側に位置する供給溝１４は、最も内周側に位置する部分においては、固定側シール部材７の内周縁側に、供給溝１４の溝壁の剛性を確保できる最低限の厚さとなる位置まで偏寄させる一方、最も外周側に位置する部分は、隣接する上記流通溝１６側に、該流通溝１６及び供給溝１４の両溝壁の剛性を確保できる最低限の厚さとなる位置まで偏寄させていて、全体として大きく緩やかにカーブさせた波形の態様となっている。
外周側に位置する供給溝１５は、最も内周側に位置する部分は、隣接する上記流通溝１６側に、該流通溝１６及び供給溝１５の両溝壁の剛性を確保できる最低限の厚さとなる位置まで偏寄させる一方、最も外周側に位置する部分は、固定側シール部材７の外周縁側に、供給溝１５の溝壁の剛性を確保できる最低限の厚さとなる位置まで偏寄させていて、全体として大きく緩やかにカーブさせた波形の態様となっている。
さらに、上記内周側に位置する供給溝１４と外側に位置する供給溝１５とは、屈曲のパターンがほぼ一致していて、両供給溝１４，１５は、シール面１１の全周に亘って相互に略平行な状態を維持しながらそれぞれシール面１１の外周方向と内周方向とに屈曲した態様となっている。
また、各供給溝１４，１５内の複数個所には、潤滑剤を図示しないタンク等から供給溝内に供給する供給孔１７がそれぞれ設けられていて、固定側シール部材７におけるシール面１１とは反対側の面側からの配管により各供給溝１４，１５内に潤滑剤がそれぞれ常時補充されるようになっている。
【００２２】
さらに、この実施の形態においては、上記固定側シール部材７は、図２に示すように、上記シール面１１を備えた円環状のシール部１７と、上記固定部材４に配設された固定側取付用部材１２に固定される円環状の固定部１８とで構成されていて、シール部１７における上記シール面１１とは反対側の面と、固定部１８における上記固定部材４の取付用部材１２との取付側とは反対側の面とを対向させた状態で接合して形成したものとなっている。
また、これらのシール部１７及び固定部１８におけるそれぞれの対向面側には、凹溝１７ａ，１８ａが全周に亘ってそれぞれ形成されていて、これらのシール部１７の凹溝１７ａと固定部１８の凹溝１８ａとが形成する空間１９内に、固定側シール部材７を冷却するための冷却水等の冷却材を流通させることができるようになっている。この冷却材の流通は、固定側シール部材７の外周縁面に設けられた、固定側シール部材７内の空間１９と外部とを連通させる供給用孔２０及び排出用孔２１により行われ、供給用孔２０から空間１９内に冷却材を流入させて循環させた後、排出用孔２１から排出させることができるようになっている。
【００２３】
ところで、上記固定側シール部材７と回転側シール部材８、特に、固定側シール部材７のシール面１１と、回転側シール部材８における固定側シール部材７のシール面１１との接触面８ａとには、これらのシール面１１及び接触面８ａの硬度をそれぞれ向上させる溶射材が吹付けられている。
このように溶射材を吹付けるのは、上記シール面１１及び接触面８ａには、回転側シール部材８の固定側シール部材７に対する摺動により生じた摩耗粉や、回転部材３内において被処理物が乾留された後の乾留カーボン等の残渣が付着し易く、これによって回転側シール部材８の摺動時にシール面１１及び接触面８ａは摩耗がより促進される傾向にあることから、上記溶射材を吹付けて固定側シール部材７及び回転側シール部材８の硬度を上げ、シール面１１及び接触面８ａの摩耗を可及的に抑止するためである。
この実施の形態においては、固定側シール部材７の方が回転側シール部材８よりも構成が複雑で、しかも材質の硬度がより高く高価であることから、この固定側シール部材７の交換の頻度をできるだけ抑えるため、固定側シール部材７に吹付ける溶射材の方が回転側シール部材８に吹付ける溶射材よりも硬度が高いものを採用している。
固定側シール部材７に吹付ける溶射材としては、耐食性に優れたＷＢ（タングステン・ボロン）系サーメット（ビッカース硬さ９００Ｈｖ）が好適であり、一方、回転側シール部材８に吹付ける溶射材としては、比較的安価で耐食性も良好なＳＵＳ４２０Ｊ２（ビッカース硬さ４２０Ｈｖ）が好適である。
【００２４】
上記構成を有するロータリーキルンのシール装置１は、ロータリーキルン２の回転部材３を回転駆動させた際には、固定側シール部材７のシール面１１と該回転側シール部材８の接触面８ａとが面接触した状態が維持されたまま、回転側シール部材８が回転部材３と共に回転し、接触面８ａがシール面１１に対して摺動する。そして、固定側シール部材７においては、シール面１１側に設けた供給溝１４，１５に潤滑剤を供給、充填して、固定側シール部材７のシール面１１と回転側シール部材８における接触面８ａに潤滑剤を常時供給する。
【００２５】
このとき、上記固定側シール部材７の潤滑剤用の供給溝１４，１５は、シール面１１の全周に亘って、該シール面１１の内周方向と外周方向とに交互に曲折させた構成であるため、それぞれの供給溝１４，１５は、固定側シール部材７のシール面１１と回転側シール部材８における接触面８ａに潤滑剤を、シール面１１及び接触面８ａの径方向にくまなく供給することができる上、その回転側シール部材８が回転して接触面８ａがシール面に対して摺動することによりこの潤滑剤が各面の周方向にも拡げられる。
これにより、潤滑剤をシール面１１及び接触面８ａの全面に容易に行き渡らせることができるため、ロータリーキルン２の経年の熱影響によって固定側シール部材７のシール面１１と回転側シール部材８の接触面８ａとの面精度が劣化しても、これらの両シール部材７，８間に潤滑剤を安定的に供給することができる。
【００２６】
この結果、固定側シール部材７及び回転側シール部材８の摩耗を効果的に抑止することが可能となるため、従来に比べ、これらのシール部材の寿命を確実に延命化することができ、交換頻度も格段に減らすことができる。なお、この点については、ロータリーキルンの使用条件等にもよるが、上記実施の形態のシール装置によれば、いずれのシール部材を２年以上交換しなくても十分なシール効果を維持できることがわかっており、従来に比べてシール部材の著しい延命化が図られていることが発明者らによって実証されている。
【００２７】
上記実施の形態では、固定側シール部材７のシール面１１に、１本の流通溝１６、及び該流通溝１６の内周側と外周側とに１本ずつ計２本の潤滑剤供給用の供給溝１４，１５を設けた構成となっているが、固定側シール部材のシール面は必ずしもこのような構成にする必要はなく、少なくとも２本以上の供給溝がある構成であればよい。
また、上記供給溝は、シール面の全周に亘って、該シール面の内周方向と外周方向とに交互に曲折させた構成であれば、必ずしも図３に示すような波形状である必要はなく、適当な形状とすることができる。さらに、各供給溝の屈曲パターンは、上記実施の形態のように相互に一致させることが好ましいが、必ずしも一致させる必要はなく、それぞれ任意のパターンとしてもよい。
【００２８】
上記実施の形態においては、上記固定側シール部材７のシール面１１、及び回転側シール部材８における該シール面１１との接触面８ａに吹付ける溶射材として、ＷＢ系サーメット及びＳＵＳ４２０Ｊ２をそれぞれ採用しているが、例えばＷＣ（タングステン・カーバイド）−ＮｉＣｒ等の材料からなるものなど、任意の溶射材料を採用することができる。この場合においては、採用する溶射材は耐食性に優れたものを用いることが好ましく、また、固定側シール部材に吹付ける溶射材は回転側シール部材に吹付けるものに比べて硬度が高いものを採用するのが好ましい。
【００２９】
さらに、上記実施の形態においては、固定側シール部材７を、シール部１７と固定部１８とで構成されたものとし、これらのシール部１７及び固定部１８におけるそれぞれの対向面側に形成した凹溝１７ａ，１８ａによって冷却材を流通させる空間１９を設けた構成としているが、固定側シール部材７は必ずしもこのような構成とする必要はなく、シール面に複数の供給溝があれば上記空間を有しない単純な構成のものとすることができる。
【符号の説明】
【００３０】
１      シール装置
２      ロータリーキルン
３      回転部材
４，５      固定部材
７      固定側シール部材
８      回転側シール部材
８ａ      回転側シール部材における接触面
１１      シール面
１４，１５      供給溝
１６      流通溝
【図１】
0005659934.tif 000002
【図２】
0005659934.tif 000003
【図３】
0005659934.tif 000004