(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転胴と静止体との間に介在された回転体シール機構において、
静止体に連結されたシール板と、
シール板に固定され伸縮自在のエキスパンション部と、
エキスパンション部に接続されたシールボックスと、
回転胴に固定されたスリーブと、
シールボックス内に固定されスリーブ外周に摺接するシール材と、を備え、
シール板には、シールボックスの動作を規制する保持機構部が設けられ、
保持機構部は、静止体に連結されたシール板に設けられた固定シャフトと、固定シャフトの外周に連結された一対の支持板とを有し、
シールボックスには、静止体側の一対の支持板間に挿入されるとともに固定シャフトに係合する１つまたは複数の係合部が設けられ、
シールボックス側の当該係合部は、静止体側の一対の支持板によって、固定シャフトに対して回転胴の軸方向の動作が規制され、
少なくとも１つの係合部は、外方に開口するＵ字状の形状を有していることを特徴とする回転体シール機構。
【請求項２】
スリーブは、スリーブ本体と、スリーブ本体の内面に設けられた断熱材とを有することを特徴とする請求項1記載の回転体シール機構。
【請求項３】
静止体とシール板との間に、断熱部を介在させたことを特徴とする請求項1記載の回転体シール機構。
【請求項４】
エキスパンション部は回転胴の軸方向と半径方向に伸縮自在であることを特徴とする請求項1に記載の回転体シール機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、回転体シール機構に係り、とりわけ回転炉で用いられる回転胴と静止体との間に介在された回転体シール機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、炉床回転炉、パイプ状回転炉、キルンドラム炉等の回転炉においては、回転胴と静止体との間は、これらの間に介在された回転体シール機構によってシールされている。
【０００３】
ここで、回転胴および静止体はともにベース上に支持されているが、このうち回転胴は、回転力や熱等により軸方向または半径方向に変形する。
【０００４】
このため、このような変形に伴って、回転胴と静止体との相対的な位置関係が変化することがあり、この場合は両者間をシールすることが困難となる。なお、このような回転胴の変形量は、回転胴の径が大きくなるに従って、また回転胴が高温になるに従って大きくなり、その結果両者間をシールすることがさらに困難となる。また回転胴の運転圧力が負圧または加圧で高くなることにより、シール内外間の圧力差が大きくなることによっても、回転胴と静止体との間のシールは困難となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題を解決するシール機構として、ばね鋼製の羽根型シールが知られている（特開昭６０−１５９５８５号公報）。
【０００６】
しかしながら、上記ばね鋼製の羽根型シール構造は、回転胴に対してばね板を１枚１枚はり付ける構造であることから、ばね板とばね板とが重なっている部分の隙間や、ばね板と回転胴との間の曲率の差異による両者の隙間からの漏れが多く、気密性の高いシール機構を得ることが非常に困難であるという問題がある。本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、回転胴が回転力および熱によって変形した場合でも、回転胴と静止体の間のシールの気密性を確保し、信頼性および安全性を向上させた回転体シール機構を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転胴と静止体との間に介在された回転体シール機構において、
静止体に連結されたシール板と、シール板に固定され伸縮自在のエキスパンション部と、
エキスパンション部に接続されたシールボックスと、回転胴に固定されたスリーブと、
シールボックス内に固定されスリーブ外周に摺接するシール材と、を備え、シール板には、シールボックスの動作を規制する保持機構部が設けられ、保持機構部は、静止体に連結されたシール板に設けられた固定シャフトと、固定シャフトの外周に連結された一対の支持板とを有し、シールボックスには、静止体側の一対の支持板間に挿入されるとともに固定シャフトに係合する１つまたは複数の係合部が設けられ、シールボックス側の当該係合部は、静止体側の一対の支持板によって、固定シャフトに対して回転胴の軸方向の動作が規制され、少なくとも１つの係合部は、外方に開口するＵ字状の形状を有していることを特徴とする回転体シール機構である。
【０００９】
本発明によれば、回転胴が回転力および熱によって変形した場合でも、回転胴と静止体との間に介在された回転体シールの気密性を確保し、回転体シール機構の信頼性と安全性を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
第１の実施の形態
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００１１】
図１は、本発明による回転体シール機構の第１の実施の形態を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、本発明による回転体シール機構９は、炉床回転炉、パイプ状回転炉、キルンドラム炉等の回転炉に設けられた回転胴１と静止体２との間に介在されている。このような回転体シール機構９は、静止体２にボルト１１によって連結されたシール板６と、シール板６に固定された伸縮自在のエキスパンション部７と、エキスパンション部７に接続されたシールボックス４と、回転胴１のフランジ部１０にボルト１１によって連結されたスリーブ３とを備えている。シールボックス４内にはスリーブ３外周に摺接するシール材５が固定され、またスリーブ３はスリーブ本体３ａと、スリーブ本体３ａの内周に設けられた断熱材１７ａとを有している。さらにシール板６にはシールボックス４の動作を規制する保持機構部８が取付けられている。
【００１３】
このうち保持機構部８は、シール板６に設けられた固定シャフト１２と、固定シャフト１２の外周に連結された一対の支持板１５、１５と、前記支持板１５、１５間に設けられた一対の滑り板１４，１４とを有している。前記滑り板１４間には軸受１３が設けられ、ナット１６を締め付けることにより、一対の支持板１５、１５によって軸受１３が固定される。
【００１４】
シールボックス４には、一対の支持板１５、１５間に挿入されるとともに固定シャフト１２の外周に係合する係合部４ａ、４ｂが設けられている。なお一対の支持板１５、１５間の間隔はナット１６を締め付けたり、緩めることによりが調節される。
【００１５】
ところで、図２および図３に示すように、保持機構部８は回転トルク支持部１８と距離保持部１９とからなっている。このうち固定シャフト１２の外周に軸受１３を有するものは回転トルク支持部１８となっており、この回転トルク支持部１８の軸受１３には外方が開口した形状の係合部４ａが係合するようになってる。
【００１６】
一方、距離保持部１９は固定シャフト１２の外周に軸受１３を有しておらず、固定シャフト１２の外周に外方が閉じた形状の係合部４ｂが係合するようになっている。
【００１７】
図２および図３に示すように係合部４ａはシールボックス４の外周に1つ、係合部４ｂはシールボックス４の外周に３つ、合計４個の係合部４ａ、４ｂが設けられている。
【００１８】
またシール材５は、ナット３０ａおよびネジ３０ｂによって保持されたシールホルダ３０によりシールボックス４に固定される。このようなシール材５としては、約３００〜５００度の高温に耐えることができる炭化繊維パッキンやマーク３−６７１１（日本ピラー社製の商品名）等を用いることができる。また、断熱材１７ａとしては、ガラスフェルトやセラミックフェルト等を用いることができる。
【００１９】
次にこのような構成からなる実施の形態の作用について説明する。
【００２０】
図１に示すように、回転胴１が回転すると回転胴１が変形したり、また、回転炉側の回転胴１内の高温ガスによる熱により回転胴１が熱変形する。このように回転胴１が変形すると、スリーブ３が半径方向および軸方向に変位する。
【００２１】
スリーブ３が半径方向および軸方向に変位すると、シールボックス４も追従し、これに従って、エクスパンション部７が軸方向と半径方向に伸縮自在に変化する。このことにより、回転体シール機構９の気密性を確保し、信頼性および安全性を向上させることができる。さらに距離保持部１９を設けることにより、一対の支持板１５によって、係合部４ｂの軸方向の動作が規制され、シールボックス４とシール板６との距離を常に一定に保持することができる。また、回転トルク支持部１８を設けることにより、軸受１３によって係合部４ａの半径方向の動作が規制される。同時に、シールボックス４に過大なトルクが加わった場合に、回転トルク支持部１８がシールボックス４に加わるトルクを保持し、エキスパンション部７を保護することができる。このように回転トルク支持部１８と距離保持部１９とからなる保持機構部８によりシールボックス４の動きを規制するので、シールボックス４からシール材５がはずれるのを防止することができ、回転体シール機構９の安全性と信頼性を向上させることができる。
さらに、スリーブ３の断熱材１７ａによって、回転胴１内の高温ガスによるシール材５に伝達する熱をおさえることができる。その結果、シール材５の温度を低く保つことができることから、シール材５の摩耗特性を向上させることができ、シール材５の寿命を延ばすことができる。
【００２２】
また図３に示すように、回転トルク支持部１８と距離保持部１９は、シールボックス４の円周方向に複数個設置されることにより、回転胴１の半径方向と軸方向への変位を効果的に抑えることができる。
【００２３】
第２の実施の形態
図４は、本発明の第３の実施の形態を示す図である。図４に示すように、回転胴１と静止体２との間に介在された回転体シール機構９は、回転胴１にボルト１１によって連結されたシール板６と、シール板６に固定され伸縮自在のエキスパンション部７と、エキスパンション部７に接続されたシールボックス４と、静止体２にボルト１１によって固定されたスリーブ３とを備え、シールボックス４内にスリーブ３外周に摺接するシール材５が固定されている。
【００２４】
また、シールボックス４にはシール板６の動作を規制する保持機構部８が設けられている。
【００２５】
保持機構部８は、シールボックス４の壁面４ｃを貫通して摺動自在に設けられ、シール板６に当接する可動シャフト１２ａと、可動シャフト１２ａの外周に、シールボックス４の壁面４ｃを挟んで取付けられた一対の滑り板１４と、可動シャフト１２ａの外周であって一対の滑り板１４の外側に取付けられた一対の支持板１５とを有している。可動シャフト１２ａの外周には、さらに各々がスプリング（付勢手段）２０を内蔵した一対のスプリングホルダ２１が取付けられており、一方のスプリング２０は、支持板１５とシール板６との間に配置され、他方のスプリング２０は支持板１５と可動シャフト１２ａに取付けられたナット１６との間に配置されている。
【００２６】
他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図４において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を符して詳細な説明は省略する。
【００２７】
保持機構部８のナット１６を締め付けることによって、スプリング２０の弾性力が決定され、これにより、可動シャフト１２ａの先端部１２ｂとシール板６との間の摩擦抵抗力が決定される。またスリーブ３とシール材５との摺動抵抗によって発生するトルクは、可動シャフト１２ａの先端部１２ｂとシール板６との摩擦抵抗によって支持される。従って、可動シャフト１２ａの先端部１２ｂとシール板６との摩擦抵抗力を調節することにより、シールボックス４に過大なトルクが加わった場合に、保持機構部８がそのトルクを保持し、エキスパンション部７を適切に保護することができる。また、保持機構部８によりシールボックス４の動きを規制されるので、シールボックス４からシール材５がはずれるのを防止することができ、回転体シール機構９の安全性と信頼性を向上させることができる。
【００２８】
第３の実施の形態
図５は、本発明の第３の実施の形態を示す図である。図５において、静止体２とシール板６との間に、シール板６に固定された断熱部１７が介在して設けられている。
【００２９】
他の構成は図１に示す第１の実施の形態と略同一である。図５において、図１に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を符して詳細な説明は省略する。
【００３０】
図５において断熱部１７によって、シール材５の温度を低く保つことができ摩耗特性を向上させることができ、その結果シール材５の寿命を長くすることができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、回転体シール機構において、回転胴の回転力および熱による変形によって、半径方向と軸方向への変位に対してシールボックスがその変位に追従することができる。その結果、回転胴と静止体のシールの気密性を向上させることができ、回転体シール機構の信頼性および安全性の向上にも繋がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による回転体シール機構の第１の実施の形態を示す全体構成図
【図２】保持機構部を示す図
【図３】複数個設置された保持機構部を示す図
【図４】本発明による回転体シール機構の第２の実施の形態を示す全体構成図
【図５】本発明による回転体シール機構の第３の実施の形態を示す全体構成図
【符号の説明】
１  回転胴
２  静止体
３  スリーブ
３ａ  スリーブ本体
４  シールボックス
４ａ  係合部
４ｂ  係合部
５  シール材
６  シール板
７  エキスパンション部
８  保持機構部
９  回転体シール機構
１０  フランジ部
１１  ボルト
１２  固定シャフト
１２ａ  可動シャフト
１２ｂ  可動シャフト先端部
１３  軸受
１４  滑り板
１５  支持板
１６  ナット
１７  断熱部
１７ａ  断熱材
１８  回転トルク支持部
１９  距離保持部
２０  スプリング
２１  スプリングホルダ
３０  シールホルダ
３０ａ  ナット
３０ｂ  ネジ
【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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