(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリーキルンの回転部材と固定部材との間に配設したロータリーキルンのシール機構において、該回転部材の外周に設けられて該回転部材の回転軸線に略直交するシール面をその両面に備えた第１のシールリングと、該固定部材から第１の伸縮管を介して取付けられた取付座に付勢部材を介して連結された第２のシールリングとを備えて、第１のシールリングを両側から挟みこむようにして第２のシールリングを２枚配置するとともに、該取付座と該第２のシールリングとの間に前記取付座及び第２のシールリングに沿う環状の第２の伸縮管を配して該取付座と該第２のシールリングとの間を気密に連結し、該付勢部材により第２のシールリングを第１のシールリングに押しつけてシール部を形成するロータリーキルンのシール機構。
【請求項２】
前記第２の伸縮管を金属製のベローズとする請求項１記載のロータリーキルンのシール機構。
【請求項３】
前記ロータリーキルンを外熱式のロータリーキルンとした請求項１又は請求項２記載のロータリーキルンのシール機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化学品やセメント等の焼成等に用いられるロータリーキルンに使用するに好適なロータリーキルンのシール機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なロータリーキルンは、回転筒の入り口側から供給した原料を、回転筒の回転と傾斜を利用することによって出口側に移動させながら、回転筒の中に吹き込んだ熱ガス等により焼成して排出する。
前記回転筒は、基礎に固定されたハウジング等の架台に、その両端を回転可能に挿入、または支持等されているが、固定部材であるハウジングと回転部材である回転筒の間の隙から、前記回転筒の中に吹き込んだ熱ガス等が漏れだす可能性があるため、該隙間を覆うようにして、ハウジングと回転筒の間にシール機構を配設している。
【０００３】
特に、原料と加熱ガスを分離した外熱式ロータリーキルンは、原料を移送するための回転筒である内筒を固定部材である加熱炉内に挿入することによって加熱する構造であることが一般的であり、該内筒の回転部分と固定された加熱炉との間に隙間があるために、シール機構を配設する必要があると同時に、内筒の中に投入した原料を乾燥焼成する際にガス発生を伴うことが多く、そのような場合は、前記した内筒の回転部分と固定された加熱炉のみならず、内筒の両端を支持する架台との間の隙間から、ガスが漏れ出す可能性もあって、シール機構を多用している。
【０００４】
前述したようなロータリーキルンに用いられている従来のシール機構の構造を以下簡単に説明する。
前記従来のシール機構は、回転部材と固定部材のそれぞれにシール部材を配して、該それぞれのシール部材を互いに気密に当接させることにより、シール部分を形成することが一般的であり、加熱膨張することによって、回転部材と固定部材の寸法が変化するロータリーキルンのシール機構においては、図６にその１例を示すような構造のシール機構を用いることが一般的に知られている。
図６に示したシール機構は、伸縮管２１０とガイドロット２０５を挿通させた押付用コイルバネ２０２とを用いることによって、前記寸法の変化を吸収して、シール部材であるシール板２１５とシール板２０７を互いに気密に当接させる構造となっている。
【０００５】
また、前記寸法の変化を吸収して気密に保つことのできる他の従来シール機構の１例として、特開平９−２１７９８９号公報に示されるようなシール機構が知られている。
前記公報に開示されたシール機構は、回転側環状部材の回転軸線に対して略直交する摺接面（シール面）を設け、このシール面に、第２の環状部材に伸縮管を介して気密に連結した環状の移動フランジを付勢部材の力で圧接させて、回転部材と固定部材との間を気密に連結したロータリーキルンのシール機構である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示す従来のシール機構は、運転時の熱の影響によって回転筒全体がたわむ等の変形をおこしたような場合に、回転筒２５０側に配したシール板２０７のシール面が傾いても、該固定部材側に配したシール板２１５のシール面が、コイルバネ２０２の中に通したガイドロッド２０５のために傾くことが抑制されて、シール部材同士の当接が不良となってシール不良が生じるといった問題点を有した。
同様に前述した特開平９−２１７９８９号公報に示される従来のシール機構も、内筒側に配したシール部材の当接面が傾いた場合に、該固定部材側に配したシール部材が傾くことができないために、シール不良が生じるといった問題点を有した。
【０００７】
また、前述した２つの従来のシール機構は、コイルバネの弾性回復力によって互いのシール面を当接させており、コイルバネの圧縮量によってシール面の当接力（シール面圧と称することもある）に違いが生じる構造である。
そのため、回転部材と固定部材の寸法関係が変化するロータリーキルンに使用する場合に、シール面が常に一定のシール能力を保つということは難しく、コイルバネの圧縮量が一番少ない場合においてシールに必要十分なシール面圧を維持しようとすると、コイルバネの圧縮量が大きい場合にシール面圧が高くなりすぎてしまうためシール面が短期間で磨耗するといった不具合を生じる。
【０００８】
具体的な例を図６に示したシール機構で説明すると、ハウジング２０１と回転筒２５０の間に配した従来シール機構を、回転筒が十分に加熱されておらず回転筒が短いロータリーキルンの運転開始時において十分なシール能力を得ようとコイルバネ２０２の圧縮量を調整した場合に、ロータリーキルンの定常運転時に回転筒２５０の温度が上昇して回転筒２５０が長くなった際には、シール板２０７がハウジング２０１側に移動するためにコイルバネの圧縮量が大きくなりすぎて、シール面圧が高くなりすぎてシール面がすぐに磨耗するといった不具合を生じる。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑み、ロータリーキルンの運転開始時から終了時まで、例えロータリーキルンが若干たわんで曲がるなどの変形を起こしたとしても、確実にシールすることができるロータリーキルンのシール機構を提供することを目的とする。
【００１０】
【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、本発明によるロータリーキルンのシール機構は
（１）  ロータリーキルンの回転部材と固定部材との間に配設したロータリーキルンのシール機構において、該回転部材の外周に設けられて該回転部材の回転軸線に略直交するシール面をその両面に備えた第１のシールリングと、該固定部材から第１の伸縮管を介して取付けられた取付座に付勢部材を介して連結された第２のシールリングとを備えて、第１のシールリングを両側から挟みこむようにして第２のシールリングを２枚配置するとともに、該取付座と該第２のシールリングとの間に前記取付座及び第２のシールリングに沿う環状の第２の伸縮管を配して該取付座と該第２のシールリングとの間を気密に連結し、該付勢部材により第２のシールリングを第１のシールリングに押しつけてシール部を形成した。
【００１２】
（２）  （１）記載のロータリーキルンのシール機構において、前記伸縮管を金属製のベローズとした。
【００１３】
（３）  （１）又は（２）記載のロータリーキルンのシール機構において、前記ロータリーキルンを外熱式のロータリーキルンとした。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明による実施形態の好ましい１例について詳細に説明する。
図１〜図５は本発明の実施の形態に係り、図１はロータリーキルンのシール機構の要部断面図である。図２はロータリーキルンに対するシール機構の取付状態を具体的に説明するための概念図であり、図３はシール機構の構造を説明するために一部を切り欠いた状態を斜視的に図示した説明図である。図４はロータリーキルンに使用したシール機構配置の１例を説明する配置図であり、図５は外熱式のロータリーキルンに使用したシール機構配置の１例を説明する配置図である。図６は従来構造のロータリーキルンのシール機構を説明するための要部断面図である。
【００１５】
以下、ロータリーキルンの構造とシール機構１の配置を、図４及び図５を用いて簡単に説明する。
図４に示したロータリーキルン１００は、入口側のハウジング２１１、出口側のハウジング２０１、回転筒２５０、回転支持装置２１７等を備えており、回転筒２５０は、その両端をハウジング２０１及びハウジング２１１に挿入された状態で、回転支持装置２１７より回転駆動される構造となっている。
そして、ハウジング２１１側から投入された原料は、回転筒２５０の回転によって出口側に移動しながら、出口側ハウジング２０１に配したバーナにより回転筒２５０に吹き込まれる加熱ガスによって焼成されて、排出される。
図４に示したようなロータリーキルン１００は、回転筒の回転部分と固定部材であるハウジング２０１、２１１との間にロータリーキルンのシール機構１を配設している。
【００１６】
図５に示したロータリーキルン１０１は、外熱式ロータリーキルン１０１と呼ばれるものであって、前述したロータリーキルン１００とは異なって、バーナによって加熱した加熱ガスを直接原料に接触させず、原料を加熱焼成する構造である。  図５に示した外熱式のロータリーキルン１０１は、回転筒２５０と固定部材であるハウジング２０１、２１１との間、及び回転筒２５０と環状加熱炉と間にシール機構１を配設している。
【００１７】
次に、シール機構１の構成の好ましい１例について説明する。
図１に示したシール機構１は、大きく分けて、ハウジング２０１側に連結したシール部材と、回転筒側に連結したシール部材とからなっている。
回転筒２５０側に配したシール部材は、回転筒２５０の回転軸線に対して直交するシール面をその両面に備えた環状のシールリング７（第１のシールリング７と称することもある）であって、該シールリング７を回転筒外周面に仕切板のようにして突設している。
シールリング７は、円環状に形成した鋼板の両面を、簡単に研磨して面粗度を向上させたものであり、回転筒２５０に溶接して連結する、又は回転筒２５０に溶接した固定部に図示しない取付けボルトにより連結した。
【００１８】
また、図１及び図２に示したようにハウジング２０１の一端には回転筒２５０の外周を覆うように第１の伸縮管２２（本実施形態においては金属製ベローズ）を取りつけて、第１の伸縮管２２のハウジング２０１取付側と反対側にフランジ２０及びフランジ２１を介して、シールリング３（第２のシールリング３と称することもある）の取付座４を配している。なお、シールリング３は、円環状に形成した銅合金板の両面を、簡単に研磨して面粗度を向上させたものである。
【００１９】
また、本実施形態においては、前述したシールリング３，７等のメンテナンスや交換などが実施しやすい好ましい構成とするために、第１の伸縮管２２の一端にフランジ２０を溶接して取付けるとともに、取付座４の１端にフランジ２１を溶接して取付けることによって、フランジ２０とフランジ２１を図示しないボルトで連結する構成として第１の伸縮管２２と取付座４が自在に着脱できるようにしたが、本発明に適用できる構成はこれに限るものではなく、フランジ等を介すことなく溶接して、第１の伸縮管２２に取付座４を直接連結しても勿論良い。
【００２０】
また、本実施形態においては、耐熱性に優れた好ましい構成とするために第１の伸縮管２２として金属製ベローズを使用したが、これに限るものではなく、高い耐熱温度を要求されない場合などにおいて、布性のベローズ、あるいは樹脂性の伸縮管等といった伸縮できる筒
状の素材を使用しても良い。
【００２１】
本実施形態において使用した取付座４は、環状に湾曲させたＬ字型の鋼材を図１にその断面を示したような構造で、２個突き合わせて図示しないボルトで連結することによって、回転筒側に向かって開口する形状として、該開口した部分に第１のシールリング７が配されるように設置した。
なお、本実施形態においては、シールリング及び後述する付勢機１０のメンテナンスや交換などが実施しやすい好ましい構成とするために、取付座４を２分割として分割できるよう構成して、自在に着脱できるようにしたが、本発明に適用できる構成はこれに限るものではなく、２分割以上の分割構造であっても、一体構造であっても良い。
【００２２】
そして、第２のシールリング３を第１のシールリングを両側から挟みこむようにして２枚配置し、第２のシールリング３を付勢部材である付勢機１０を介して取付座４に連結する。そして、付勢部材の押力により、２枚のシールリング３が第１のシールリング７のシール面を両側から挟みこむことによりシール部を形成する。回転筒２５０が回転することによって、第１のシールリング７は従動して回転するが、該回転の際においては２枚のシールリング３が第１のシールリング７のシール面を両側から挟みこんだ状態となっており、シール面同士が互いに摺動しながら当接してシール部を形成しているので、回転部材と固定部材との間を気密に連結することができる。
【００２３】
付勢部材である付勢機１０は、図１に詳細な構造を示すように、押付リング１７、第２の伸縮管１５、コイルバネ１２、押付ボルト１１を備えて、複数個のコイルバネ１２の弾性力によって押付リング１７を第２のシールリング７に押圧することによって、第２シールリング３を第１のシールリングに押しつけることができるように構成されている。
【００２４】
さらに、本実施形態においてコイルバネ１２の圧縮量は、コイルバネ１２の一端に配した押付ボルト１１の前後進によって自在に調整することができるように構成されており、さらに取付座４と第２のシールリング３との間に第２の伸縮管１５（本実施形態においては金属製ベローズ）を配して、該取付座と該第２のシールリングとの間を気密に連結している。
【００２５】
なお、本実施形態においては、前記構成により付勢部材としての付勢機１０を構成したが、付勢機１０の構成はこれに限るものではなく、取付座４と第２のシールリング３との間の気密を保った状態で、第２のシールリング３を第１のシールリングに押しつける構造のものであれば良く、例えば押付リング１７を介せずコイルバネ１２で直接第２のシールリング３を押圧する構成であっても良く、またコイルバネ１２の代わりとして、例えば皿バネ等を用いて第２のシールリング３を押圧する構成であっても良い。
【００２６】
また、本実施形態においては取付座４と第２のシールリング３との間に耐熱性の点において好ましい金属製ベローズを第２の伸縮管１５として配することによって、取付座４と第２のシールリング３との間を気密に連結してハウジング２０１で加熱されたガスがシール機構１を抜けて外部に出ないような構成としているがこれに限るものではなく、高い耐熱温度を要求されない場合などにおいて、布性のベローズ、あるいは樹脂性の伸縮管等、伸縮できる筒状の素材を使用しても良い。さらに、取付座４に穿孔した穴に押付リング１７の一部が摺動自在に嵌合する構成として、該嵌合部によって該取付座と該第２のシールリングとの間を気密に連結する構成としても良い。
【００２７】
そして、前述した本発明の好ましい１実施の形態によれば、例え回転筒２５０が変形をおこして第１のシールリング７のシール面が傾いたとしても、第１の伸縮管２２の伸縮状態が容易に変化して、取付座４の全体の傾きが第１のシールリング７の傾きに合わせて変化することによって、常に良好な状態でシール面同士が当接して摺動する。従って、常に良好なシールが可能であって、前述した従来技術の問題点であるシール不良を生じにくい。
【００２８】
また、回転筒２５０が加熱冷却によりその長さを変化させたとしても、該長さの変化は、第１の伸縮管２２で吸収されるために、コイルバネ１２の圧縮量が変化することがほとんどない。従って、回転筒２５０等が加熱冷却によりその長さを変化させた場合に発生するシール面圧の変化という問題の発生を防止して、ロータリーキルンの運転開始時から終了時まで、例えロータリーキルンが若干たわんで曲がるなどの変形を起こしても、確実にシールすることができる。
【００２９】
さらに、本実施形態は、第１の伸縮管２２と取付座４の間を着脱自在としたこと、また取付座４を分割構造として着脱自在としたこと、によって付勢機１０やシールリング等、のメンテナンス、点検、交換などが実施しやすいという点で特に好ましい。
【００３０】
また、シール機構を多用しなければならない外熱式ロータリーキルンに本発明を適用することは極めて効果的である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本願第１の発明のシール機構によれば、運転時の熱の影響によりロータリーキルンの一部がたわむ等の変形をすることによって、第１のシールリングのシール面が傾いたとしても、固定部材に取付座を連結する第１の伸縮管が容易に変形して、該取付座全体の傾きを第１のシールリングの傾きに合わせて変化させるので、第１のシールリングと第２のシールリングの傾きは常に一定であって、良好に当接して摺動することができる。従って、第１シールリングのシール面が傾いたとしても、良好なシールが可能である。
【００３２】
また、加熱冷却により回転部材と固定部材の寸法が変化したとしても、該寸法の変化を、伸縮管で吸収することによって、付勢部材の圧縮量が変化することがない。従って、ロータリーキルンの運転開始時から終了時まで、例えロータリーキルンが若干たわんで曲がるなどの変形しても、確実にシールすることができる。
【００３３】
前記第１の発明において、さらに取付座と第２のシールリングとの間に第２の伸縮管を配すれば、非常に簡単な構成で、効果的に該取付座と該第２のシールリングとの間を気密に連結することができ、また前記第２の伸縮管を金属製ベローズとすれば、高い耐熱性を有するシール機構とすることができる。
【００３４】
特に、シール機構を多用しなければならない外熱式ロータリーキルンに上記した発明を適用することは極めて効果的である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るロータリーキルンのシール機構の要部断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るロータリーキルンに対するシール機構の取付状態を具体的に説明するための概念図である。
【図３】シール機構の構造を説明するために一部を切り欠いた状態を斜視的に図示した説明図である。
【図４】ロータリーキルンに使用したシール機構配置の１例を説明する配置図である。
【図５】外熱式のロータリーキルンに使用したシール機構配置の１例を説明する配置図である。
【図６】従来のロータリーキルンのシール機構を説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
１      シール機構
３      第２のシールリング
４      取付座
７      第１のシールリング
１０    付勢機
１１    押付ボルト
１２    コイルバネ
１５    伸縮管
２０    フランジ
２１    フランジ
２２    伸縮管
１７    押付リング
１００  ロータリーキルン
２０１  ハウジング
２１１  ハウジング
２５０  回転筒
【図１】
0004096542.tif 000002
【図２】
0004096542.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004096542.tif 000005
【図５】
0004096542.tif 000006
【図６】
0004096542.tif 000007