JP2004124222A - 炉内ロール - Google Patents

Abstract

【課題】ロッドとスリーブとの間に熱膨張変形を許容するのに必要な隙間を維持しつつ、円滑な作動を保証することができる炉内ロールを提供する。
【解決手段】互いに熱膨張係数が異なるロッド２と当該ロッド２が挿入されるスリーブ３との間にそれらの径方向に沿って、熱膨張変形を許容する隙間Ｓを形成した炉内ロール１において、隙間Ｓに、ロッド２の外周およびスリーブ３の内周双方に当接されて、熱膨張変形を許容しつつこれら両者の離隔状態を維持する、クッション性を有するガスケット１７を設けた。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロッドとスリーブとの間に熱膨張変形を許容するのに必要な隙間を維持しつつ、円滑な作動を保証することができる炉内ロールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼帯などの処理材を熱処理する横型の光輝焼鈍炉などの高温炉では、炉内温度が２００〜８００℃程度の中温域や８００〜１２００℃程度に達する高温域を通過させながら処理材に熱処理を加えるようになっており、この処理材を支持しつつ搬送するために、当該高温炉内には炉内ロールが設備されている。このような高温炉に使用される炉内ロールのうち、中温域で使用される炉内ロールａは従来、図３に示すように、回転自在に支持されたロッドｂと、このロッドｂの外径寸法よりも大きな内径寸法で形成され、これに挿入されたロッドｂの外周を覆うスリーブｃとから構成され、スリーブｃ端部の溝ｄに、ロッドｂに取り付けたエンドプレートｅの突起ｆを嵌め合わせることで両者を一体に回転させるようになっている。また、ロッドｂは金属製で製作される一方で、その表面で処理材を直接受け止めて支持するスリーブｃは、処理材に疵が付かないように、グラファイト製などの素材で形成されている。
【０００３】
そして特に従来の炉内ロールａでは、熱膨張係数が異なるこれらロッドｂとスリーブｃの熱間時における熱膨張変形、特にロッドｂの熱膨張変形を考慮して、冷間時にはこれらロッドｂとスリーブｃとの間にそれらの径方向に沿って、熱間時の熱膨張変形を許容する隙間ｇが生じるように製作上の設定がなされていた。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２９８０９０２号公報
【特許文献２】
特許第３０８４３１８号公報
【特許文献３】
実用新案登録第２５９０６２９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の炉内ロールａにあっては、熱膨張変形を許容するためのロッドｂとスリーブｃとの間の隙間ｇによって、その円滑な作動が妨げられているという課題があった。具体的に説明すると、熱間時には隙間ｇはなくなるが、冷間時には隙間ｇがあるため、炉内ロールａを回転させるとロッドｂとスリーブｃとがガタついて互いに衝突し、異音が生じることとなっていた。そしてこの衝突は、炉内ロールａの回転運動を不安定にし、かつまたスリーブｃの損耗を助長することにもなっていた。さらに、上記隙間ｇの寸法は、冷間時におけるロッドｂの外径寸法とスリーブｃの内径寸法によって予め設定されるものであって、例えば稼働時の実際温度が予定温度を超えるようなことがあった場合には、熱膨張変形したロッドｂがスリーブｃの内周に対して強い圧接力で密着し、この密着によってスリーブｃが圧壊されるおそれがあった。
【０００６】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、ロッドとスリーブとの間に熱膨張変形を許容するのに必要な隙間を維持しつつ、円滑な作動を保証することができる炉内ロール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】
本発明にかかる炉内ロールは、互いに熱膨張係数が異なるロッドと当該ロッドが挿入されるスリーブとの間にそれらの径方向に沿って、熱膨張変形を許容する隙間を形成した炉内ロールにおいて、上記隙間に、上記ロッドの外周および上記スリーブの内周双方に当接されて、熱膨張変形を許容しつつこれら両者の離隔状態を維持する、クッション性を有するスペーサを設けたことを特徴とする。これにより、ロッドとスリーブとの間に熱膨張変形を許容するのに必要な隙間を維持しつつ、円滑な作動を保証することが可能となる。
【０００８】
また、前記スペーサは、前記ロッドや前記スリーブに対して接離する方向へ進退自在であることを特徴とする。これにより、スペーサの進退を利用して、ロッドやスリーブに対するスペーサの接触度合を変更することができ、圧接圧力などを調節することが可能となる。
【０００９】
また、前記スペーサの進退量を調節する調節手段が備えられることを特徴とする。これにより、スペーサの進退量の調整が可能となる。
【００１０】
さらに、前記調節手段にはこれを操作する操作部が備えられ、該操作部は前記隙間の外方に配置されることを特徴とする。これにより、操作部を利用して、隙間の外から調節手段を操作して、スペーサを調節することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる炉内ロールの好適な一実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。本実施形態にかかる炉内ロール１は、高温炉内において２００℃〜８００℃程度に設定される中温域に適用されるもので、図１に示すようにほぼ水平状態に回転自在に支持されて回転駆動される金属製の非水冷式ロッド２と、ロッド２の外径寸法よりも大きな内径寸法で形成され、その内部にロッド２が挿入されるグラファイト製もしくはセラミック製などのスリーブ３とから主に構成され、これら互いに熱膨張係数の異なるスリーブ３とロッド２との間にはそれらの寸法設定に従って、それらの径方向に熱膨張変形を許容する隙間Ｓが形成される。
【００１２】
ロッド２は、中空薄肉円筒状に形成され、その内部から空気を排出するエアー抜き孔４が設けられた筒部５と、筒部５の軸方向両端にそれぞれ設けられ、中空内部に断熱材６が充填された一対のボス部７，８とが互いに接合されて構成される。ロッド２の軸方向両端となる一対のボス部７，８はそれぞれ、処理材の通過経路Ｐを両側から挟み込んで一対配置されるボックス体９に各々取り付けられた隔壁１０を貫通してその外側に延出され、これら隔壁１０に取り付けられた一対の軸受ブロック１１に回転自在に支持される。さらに一方のボス部８の端部には、これに回転駆動力を入力するタイミングプーリ１２が取り付けられる。これにより、ロッド２は、軸受ブロック１１に回転自在に支持され、タイミングプーリ１２からの入力で回転駆動される。
【００１３】
ロッド２の外側を覆うスリーブ３は、その上に直接処理材が載せられてこれを搬送するようになっている。このスリーブ３とロッド２との間にはこれらを一体的に回転させるために、ロッド２の回転をスリーブ３に伝達する、従来と同様な伝達構造１３が設けられる。この伝達構造１３は、スリーブ３の軸方向両端部にその周方向に沿って適宜間隔を隔てて形成された複数の切り欠き部１４と、スリーブ３の外方に露出されたロッド２の各ボス部７，８に接合され、スリーブ３をその軸方向両側から挟み込んで当該スリーブ３のストッパとして機能する一対のリング状のエンドプレート１５と、これらエンドプレート１５に各切り欠き部１４へ向かって突出させて形成され、当該切り欠き部１４に嵌め合わされる複数の突起１６とから構成される。そして、ロッド２が回転されると、それに伴うエンドプレート１５の突起１６の周回移動が切り欠き部１４を介してスリーブ３に伝達され、これによりスリーブ３がロッド２と一体に回転されるようになっている。
【００１４】
特に本実施形態にあっては、ロッド２とスリーブ３との間の隙間Ｓにはそれらの軸方向両端部である各エンドプレート１５の近傍に配置して、これらロッド２の外周およびスリーブ３の内周双方に当接され、熱膨張変形を許容しつつこれら両者の離隔状態を維持する、クッション性を有するスペーサが設けられる。本実施形態にあってはスペーサとして、図２に示すように撚り線を束ねて形成されるロープ１８を複数本集合させて形成したガスケット１７が例示されている。ガスケット１７には炉内の雰囲気温度に耐える耐熱性が要求され、例えばシリカガラス製のロープ１８が採用される。このガスケット１７は、ロープ１８自体の扁平化やロープ１８相互間の空隙によって、ロッド２などの熱膨張変形を許容するクッション性を発揮する。さらにこのガスケット１７は、隙間Ｓに挿入されることにより、ロッド２およびスリーブ３の各表面に当接されてこれらロッド２とスリーブ３との間に作用する荷重を負担しつつ、これらロッド２とスリーブ３とが衝突しないようにそれらの離隔状態を維持する。
【００１５】
またこのガスケット１７は、ロッド２やスリーブ３に対して接離する方向へ進退自在となっている。このガスケット１７は、ロープ１８を複数本集合させた形態であって、一方向からロープ１８を寄せ集めて密着させるように圧力を加えると、圧力を加えている方向とは異なる他の方向へ膨れるようにはらみ出し、圧力を弱めると、密着が弱まるように反発して互いに離れ、膨れたような状態が元に戻る復原性を呈する。本実施形態では、ガスケット１７は隙間Ｓに介装されていて、ガスケット１７にロッド２の軸方向両側から圧力を加えると、ガスケット１７はロッド２やスリーブ３に対する接触が強まる方向へ膨れるようなはらみをもって進出し、また圧力を弱めると、膨れたような状態が戻ってロッド２やスリーブ３に対する接触が弱まる方向に後退するようになっている。
【００１６】
さらに本実施形態にあっては、上記ガスケット１７の進退量を調節する調節手段１９が備えられる。この調節手段１９は図１および図２に示すように、隙間Ｓに位置する各ボス部７，８の外周にその周方向に沿って接合された環状のベースプレート２０と、隙間Ｓ内においてガスケット１７を挟んでベースプレート２０の反対側に、当該ロッド２の軸方向へスライド自在に設けられた環状のプレッシャープレート２１と、スリーブ３外方、すなわち隙間Ｓの外方に位置するエンドプレート１５にその周方向に沿って適宜間隔を隔てて貫通形成された複数のネジ孔２２と、ロッド２の周方向にネジ孔２２に対応させて設けられ、先端部がプレッシャープレート２１に当接されるとともに、基端部がエンドプレート１５のネジ孔２２に締め緩め可能に螺合される複数のジャッキ用ネジ２３とから構成され、ジャッキ用ネジ２３の締め緩め操作が可能なネジ孔２２が調節手段１９の操作部とされる。
【００１７】
そして隙間Ｓの外側となる各ネジ孔２２からこれに螺合された各ジャッキ用ネジ２３をねじ込んだり緩めたりすることにより、プレッシャプレート２１がロッド２の軸方向に沿ってスライドし、ベースプレート２０との間でガスケット１７に対して圧力を加えたりその圧力を弱めたりして、ガスケット１７のロッド２やスリーブ３に対する進退量を調節できるようになっている。特に、ガスケット１７を挟んで互いに向かい合うベースプレート２０およびプレッシャープレート２１の表面は、ガスケット１７がスリーブ３内周へ向かってスムーズに進出するように、ロッド２側からスリーブ３側に向かって順次互いに離隔していくテーパ面２０ａ，２１ａで形成される。また以上の構成により、ガスケット１７に作用する荷重の一部が、エンドプレート１５およびベースプレート２０の間のボス部７，８によって負担されるようになっている。
【００１８】
本実施形態にかかる炉内ロール１の作用について説明すると、タイミングプーリ１２からロッド２に回転駆動力が入力されると、伝達構造１３を介してロッド２とスリーブ３とが一体に回転し、高温炉内に搬入された処理材は、スリーブ３上に載せられて搬送されることになる。この際、冷間時にあってもまた熱間時にあっても、互いに熱膨張係数の異なるロッド２とスリーブ３との間の径方向の隙間Ｓには、ロッド２の外周およびスリーブ３の内周双方に当接して、熱膨張変形を許容しつつこれら両者の離隔状態を維持する、クッション性を有するガスケット１７を設けているので、ロッド２とスリーブ３がガタついて互いに衝突することを阻止することができる。
【００１９】
これにより、炉内ロール１の回転中に異音が発生することを防止でき、またスリーブ３、ひいては炉内ロール１の回転運動を安定化させることができて処理材の搬送を円滑化できるとともに、衝突を阻止できることからスリーブ３の損耗も防止することができて炉内ロール１の耐久性を向上させることができる。他方、熱間時に、ロッド２が予想を超えて熱膨張変形しても、ガスケット１７によってスリーブ３との間に十分な隙間Ｓを確保することができるので、スリーブ３が損傷を受けることを防止することができる。またガスケット１７がクッション性を有するので、ロッド２やスリーブ３に当接した状態であっても、これらに生じる熱膨張変形を柔軟に許容することができて、それらに発生し得る熱応力を緩和することができる。このように本実施形態にかかる炉内ロール１にあっては、ロッド２とスリーブ３との間に熱膨張変形を許容するのに必要な隙間Ｓを維持しつつ、円滑な作動を保証することができる。
【００２０】
また本実施形態にあっては、ガスケット１７がロッド２やスリーブ３に対して接離する方向へ進退自在であるので、このガスケット１７の進退を利用して、ロッド２やスリーブ３に対する接触度合を変更することができ、圧接圧力を適宜調節することができる。これにより、ガスケット１７をロッド２やスリーブ３に適切に密着させて固定することができるとともに、それだけでなくガスケット１７に、ロッド２とスリーブ３との間に作用する荷重を適切に負担させながら、ロッド２とスリーブ３との離隔状態を確実に保証することができる。またガスケット１７の進退を利用して隙間Ｓの寸法をコントロールすることも可能で、ロッド２とスリーブ３の軸芯を互いに一致させることもできる。
【００２１】
また、ガスケット１７の進退量を調節する調節手段１９を備えたので、ガスケット１７の圧接圧力の調節や隙間寸法の調整を行うことが可能となり、メンテナンス性を向上させることができる。さらに、調節手段１９に、プレッシャープレート２１をスライドさせるジャッキ用ネジ２３を操作するためのネジ孔２２を備え、このネジ孔２２を隙間Ｓの外方に配置したので、ネジ孔２２を利用して、隙間Ｓの外から調節手段１９を操作してガスケット１７を調節することができ、さらにメンテナンス性を向上することができる。
【００２２】
本実施形態にあっては、スペーサとして、ロープ１８を集合して形成したガスケット１７を例示して説明したが、これ以外にも様々な形態のスペーサを採用することができる。例えば、上記実施形態とは異なり、全体としてクッション性はなくても、ロッド２やスリーブ３に当接する部分周辺がクッション性を有するものであればよい。また、スペーサの全体構成として、硬質な板材の組み合わせ、例えばクッション性のある部分を有するテーパ板を重ね合わせ、これらテーパ板をスライド移動させることによりロッド２等に対して進退可能としたものであってもよい。また、シムなどのプレートを交換自在に積層するようにしたものであってもよい。さらに流体を利用したもの、例えばクッション性のある部分を有するメタル製扁平バッグ内に流体を給排可能に封入し、このバッグへの流体の給排量で進退量を調節可能としたものや薄型シリンダタイプなどであってもよい。
【００２３】
また調節手段１９としてはこれを自動制御化することも可能であり、例えばエンドプレート１５にジャッキ用ネジ２３の駆動機構を搭載し、炉内温度を検知してこの検知信号により駆動機構でジャッキ用ネジ２３の締め込み量を自動的に制御することができる。さらに上記実施形態にあっては、炉内ロール１として回転駆動されるものを例示して説明したが、単に回転自在に支持されただけの炉内ロールであってもよいことはもちろんである。
【００２４】
【発明の効果】
以上要するに、本発明にかかる炉内ロールにあっては、ロッドとスリーブとの間に熱膨張変形を許容するのに必要な隙間を維持しつつ、円滑な作動を保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる炉内ロールの好適な一実施形態を示す一部断面側面図である。
【図２】図１の炉内ロールのＡ部拡大図である。
【図３】従来例を示す一部断面側面図である。
【符号の説明】
１　炉内ロール
２　ロッド
３　スリーブ
１７　ガスケット
１９　調節手段
２２　ネジ孔
Ｓ　隙間

Claims (4)

1. 互いに熱膨張係数が異なるロッドと当該ロッドが挿入されるスリーブとの間にそれらの径方向に沿って、熱膨張変形を許容する隙間を形成した炉内ロールにおいて、
   上記隙間に、上記ロッドの外周および上記スリーブの内周双方に当接されて、熱膨張変形を許容しつつこれら両者の離隔状態を維持する、クッション性を有するスペーサを設けたことを特徴とする炉内ロール。
2. 前記スペーサは、前記ロッドや前記スリーブに対して接離する方向へ進退自在であることを特徴とする請求項１に記載の炉内ロール。
3. 前記スペーサの進退量を調節する調節手段が備えられることを特徴とする請求項２に記載の炉内ロール。
4. 前記調節手段にはこれを操作する操作部が備えられ、該操作部は前記隙間の外方に配置されることを特徴とする請求項３記載の炉内ロール。

Images