JP2823837B2 - 炉内雰囲気撹拌用羽根車の駆動機構 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可燃性雰囲気ガス
を使用する熱処理炉における炉内雰囲気撹拌用羽根車の
駆動機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ベル型コイル焼鈍炉等の可燃
性雰囲気ガスを使用する熱処理炉においては、炉内雰囲
気を撹拌して被熱処理材への対流伝熱の効率向上を図る
ため、羽根車（インペラ）が炉内に設けられている。

【０００３】図４は、かかる炉内雰囲気撹拌用羽根車の
駆動機構の一例を示しており、Ｈ_２ガス等の可燃性雰囲
気ガスが供給される熱処理炉１内に設けた羽根車２は熱
処理炉１の外部に配置したモータ３により回転駆動する
ようにしている。上記羽根車２を一端に取付けたファン
軸４は、熱処理炉１の基部５の下面側へ突出しており、
このファン軸４と上記モータ３のモータ軸８とを軸継手
９により連結し、上記ファン軸４の胴部は、ボールベア
リングからなる二つの軸受装置１１Ａ，１１Ｂにより軸
承されている。なお、１５はシール装置である。

【０００４】上記ファン軸４の炉内に位置する部分、す
なわちファン軸４の羽根車２を取付けた部分は炉温と同
一温度となるため、上記ファン軸４の軸受装置１１Ａ，
１１Ｂにより軸承された部分も、ファン軸４の熱伝達に
より炉内の熱が伝わって高温となって、軸受装置１１
Ａ，１１Ｂが焼付けを起こす危険性を有する。従って、
上記軸受装置１１Ａ，１１Ｂの外周を取り囲むように水
冷ジャケット１２，１３を設けると共に、熱処理炉１の
基部５に近い位置に水冷ジャケット１４を設け、これら
の水冷ジャケット１２〜１４に冷却水を循環させること
によりファン軸４を６０〜８０℃に冷却している。

【０００５】また、モータケーシング７内への上記炉内
の可燃性雰囲気ガスの侵入を防止して電気的スパーク等
による爆発や火災の発生を防止するために、上記軸継手
９と軸受装置１１Ｂを取り囲む気密構造のケーシング１
７を設け、このケーシング１７の内部にＮ_２ガス等の不
活性ガスを炉内圧よりも５０〜１００ｍｍＨ_２Ｏ程度高
圧となるように供給している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、ファン軸４と
モータ軸８とを軸継手９により連結する構造、各軸受装
置１１Ａ，１１Ｂの外周部にそれぞれ水冷ジャケット１
２，１３を設ける構造、さらに不活性ガス封入用のケー
シング１７を設ける構造とした場合、部品点数が増加す
ると共に構造が複雑となって高価となる。

【０００７】また、上記のように複雑な構造であると、
補修等が煩雑である。例えば、上記軸継手９によるファ
ン軸４とモータ軸８の連結を解除するには、上記不活性
ガス封入用のケーシング１７を分解する必要があり、作
業が煩雑である。

【０００８】さらに、上記水冷ジャケット１２〜１４
は、いずれもファン軸４を直接冷却するものではなく、
ファン軸４を間接的に冷却するに過ぎない。そのため、
これらの水冷ジャケット１２〜１４では、ファン軸４を
効率良く冷却することができず、上記した焼付き防止の
ための所要温度（６０〜８０℃）までファン軸４を冷却
するには、各水冷ジャケット１２〜１４に多量の冷却水
を循環させる必要があり、ランニングコスト増大の原因
となる。

【０００９】本発明は、かかる従来の炉内雰囲気撹拌用
の羽根車の駆動機構における問題を解決するためになさ
れたものであり、部品点数の低減と構造の簡易化を図る
と共に、冷却効率の向上を図ることを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の炉内雰囲気撹拌用羽根車の駆動機構は、可
燃性雰囲気の熱処理炉内に設けた羽根車を当該熱処理炉
外に配置したモータにより駆動する炉内雰囲気撹拌用羽
根車の駆動機構において、上記熱処理炉の炉殻に取付け
たモータケーシングから熱処理炉内に突出させた水冷構
造のモータ軸の先端に上記羽根車を取付けると共に、上
記モータケーシング内に不活性ガスを供給してモータケ
ーシング内を炉内圧よりも高圧に維持し、かつ、モータ
ケーシングの上記モータ軸の羽根車連結側を突出させる
貫通口部に水冷ジャケットを設けて当該水冷ジャケット
の内方に上記モータ軸を軸承する軸受装置とモータ軸の
シール装置とを配置した構成としている。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施形態を図面
に従って説明する。図１から図３は、本発明に係る炉内
雰囲気撹拌用羽根車の駆動機構を備えるベル型コイル焼
鈍炉２１を示している。図において、２２は基台であっ
て、この基台２２上に耐火材からなる炉床２３が設けら
れている。２４はインナーカバーであって、上記炉床２
３上に固定された支持台（ディフューザ）２５に積載さ
れる鋼板コイルＣを覆うと共に、その内部が気密状態と
なるように基台２２上に設置されている。また、インナ
ーカバー２４内には、可燃性雰囲気ガス（本実施形態で
はＨ_２ガス）を供給している。２６はアウターカバー
で、上記インナーカバー２４を覆うように上記基台２２
上に設置されており、図示しないバーナー及び排気口を
備えている。

【００１２】上記インナーカバー２４内にある支持台２
５の中央部には、炉内雰囲気撹拌用の羽根車２８が配置
されている。一方、上記基台２２には、上記羽根車２８
を回転駆動するモータ２９を縦置きで固定している。

【００１３】上記モータ２９のモータ軸３２は、ボール
ベアリング等の軸受装置５３Ａ，５３Ｂにより回転自在
に支承され、その上下両側部がモータケーシング３０よ
り突出している。モータ軸３２の上側部は、炉床２３に
設けた貫通孔２３ａを貫通しており、その先端部３２ａ
には、ナット３３により上記羽根車２８を取付け固定し
ている。

【００１４】また、モータ軸３２には、その下方側の先
端部３２ｄから後述するオイルシールからなるシール装
置５４に摺接する部分まで延在する細長い中空部３５を
設けている。この中空部３５は、モータ軸３２の軸心に
沿って設けており、その断面形状は円形である。さら
に、中空部３５の内部には、図３（Ａ），（Ｂ）で示す
ように、冷却水供給管３７を収容している。この冷却水
供給管３７は、上下両端を開口とした断面円環状の直管
部材であり、その内部に断面円形の冷却水供給路３８Ａ
が形成される。また、この冷却水供給管３７は、その外
径を上記中空部３５の径よりも小径として、中空部３５
内に遊挿状態で配置されている。冷却水供給管３７の外
周面３７ａと中空部３５の周壁３５ａとで、冷却水排出
路３８Ｂが形成される。すなわち、上記モータ軸３２は
水冷構造となっている。

【００１５】上記モータ軸３２の下端には、ロータリー
ジョイント４０を接続している。このロータリージョイ
ント４０は、上記モータ軸３２の回転時にも、冷却水を
通水できる公知の構造のものであり、図示しない冷却水
供給源と接続した冷却水入口４０ａと、図示しない冷却
水排出側と接続した冷却水出口４０ｂとを設けており、
冷却水入口４０ａが冷却水供給路３８Ａと連通する一
方、冷却水排出口４０ｂが冷却水排出路３８Ｂと連通し
ている。

【００１６】上記冷却水入口４０ａより供給された冷却
水は、図３（Ａ）において矢印ａ１で示すように上記冷
却水供給路３８Ａを上昇し、冷却水供給管３７の上側先
端部から冷却水排出路３８Ｂに流入し、矢印ａ２で示す
ように冷却水排出路３８Ｂを下降し、ロータリージョイ
ント４０の冷却水出口４０ｂより排出される。

【００１７】上記モータ軸３２の軸受装置５３Ａ，５３
Ｂに軸承された部分およびオイルシール５４と摺接する
部分は、上記のようにモータ軸３２自体に冷却水を通水
して直接的に水冷される。

【００１８】なお、モータ２９のモータケーシング３０
内には、ステータ５１と対向してロータ４２を固定して
いる。また、モータ軸３２には、モータケーシング３０
の下端から突出する部分に外扇４３を固定すると共に、
モータケーシング３０内に位置する部分には羽根車４４
を固定している。

【００１９】上記モータ２９のモータケーシング３０
は、気密構造であって、後述するように内部に不活性ガ
スが供給される。また、モータケーシング３０は、中央
ケーシング４６、上部ケーシング４７及び下部ケーシン
グ４８から構成されており、その外周はカバー４９ａ，
４９ｂにより覆われている。なお、上記中央ケーシング
４６には、吊金具５２Ａ，５２Ｂを突設している。

【００２０】上記上部ケーシング４７には、モータ軸３
２が挿通する貫通口４７ａを設けてあり、この貫通口４
７ａにはモータ軸３２の上部を支承するボールベアリン
グからなる軸受装置５３Ａと、該軸受装置５３Ａよりも
上方位置に設けたオイルシール５４を収容している。

【００２１】上記モータケーシング３０の下部ケーシン
グ４８にも、モータ軸３２が貫通する貫通口４８ａを設
けてあり、この貫通口４８ａにはメカニカルシールから
なるシール装置５６を収容している。また、メカニカル
シール５６の上方位置には、モータ軸３２の下部を支承
するボールベアリングからなる軸受装置５３Ｂを設けて
いる。

【００２２】上記オイルシール５４及びメカニカルシー
ル５６はモータケーシング３０の内部を気密状態に保持
する。中央ケーシング４６の下端部に図示しない不活性
ガス入口を設けると共に、上部ケーシング４７に図示し
ない不活性ガス出口を設けており、気密状態としたモー
タケーシング３０の内部に、熱処理炉の炉内圧よりも５
０〜１００ｍｍＨＯ_２程度高圧に維持されるように不活
性ガス（本実施形態ではＮ_２ガス）を供給して、モータ
ケーシング３０の内部に、上記熱処理炉内の可燃性雰囲
気ガスがモータケーシング３０内への侵入を防止するこ
とで、電気的スパークによる爆発や火災を防止する。ま
た、不活性ガスを供給することによりモータケーシング
３０内での結露による漏電を防止する。

【００２３】オイルシール５４及び軸受装置５３Ａを取
付けた上部ケーシング４７の貫通口４７ａの外周には、
水冷ジャケット５９を設けている。この水冷ジャケット
５９には冷却水供給管６５と冷却水出口管６６とを接続
している。冷却水は、冷却水供給管６５から水冷ジャケ
ット５９に流入し、冷却水排出管６６を介して排出され
る。

【００２４】上記オイルシール５４及び軸受装置５３Ａ
は、モータ軸３２が直接水冷されるのに加え、水冷ジャ
ケット５９により外周側を冷却して、この部分での焼付
き等をより確実に防止する。

【００２５】なお、上記上部ケーシング４７の上端部に
は、外向きに突出するフランジ部６１を設けており、こ
のフランジ部６１をベル型コイル焼鈍炉２１の炉殻２２
ａにボルト止めすることによりモータ２９（モータケー
シング３０）を固定している。また、上記下部ケーシン
グ４８には、メカニカルシール５６のグリス供給管６３
Ａ及びグリス排出管６３Ｂを設けている。

【００２６】本発明は、上記実施形態に限定されず、種
々の変形が可能であり、例えば、本発明は上記ベル型コ
イル焼鈍炉に限定されず、種々の可燃性雰囲気ガスを使
用する熱処理炉に適用できる。また、上記モータケーシ
ング３０内を気密構造とするためのシール装置は、上記
したオイルシール５４とメカニカルシール５６に限定さ
れるものではなく、他の種々のシール装置を採用するこ
とができる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
の炉内雰囲気撹拌用羽根車の駆動機構では、モータ軸の
先端に羽根車を直接連結すると共に、モータのモータケ
ーシング内に不活性ガスを供給してモータケーシング内
を炉内圧より高圧に維持する構造としているため、部品
点数を低減すると共に、構造の簡易化を図ることがで
き、コストを低減でき、かつ、補修等の作業を容易に行
うことができる。

【００２８】また、モータ軸を水冷構造とし、かつ、モ
ータ軸の羽根車連結側を突出させたモータケーシングの
貫通口部に水冷ジャケットを設けているため、モータ軸
を効率良く冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る炉内雰囲気撹拌用羽根車の駆動
機構を示す要部断面図である。

【図２】 本発明に係る炉内雰囲気撹拌用羽根車の駆動
機構を備えるベル型コイル焼鈍炉を示す部分縦断面図で
ある。

【図３】（Ａ）はモータ軸の中空部を示す要部縦断面、
（Ｂ）は図１のIII−III線での断面図である。

【図４】 従来の炉内雰囲気撹拌用羽根車の駆動機構の
一例を示す要部断面図である。

【符号の説明】

２８ 羽根車 ２９ モータ ３０ モータケーシング ３２ モータ軸 ３５ 中空部 ３７ 冷却水供給管 ４０ ロータリージョイント ５３Ａ，５３Ｂ 軸受装置 ５４ オイルシール ５９ 水冷ジャケット

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可燃性雰囲気の熱処理炉内に設けた羽根
   車を当該熱処理炉外に配置したモータにより駆動する炉
   内雰囲気撹拌用羽根車の駆動機構において、 上記熱処理炉の炉殻に取付けたモータケーシングから熱
   処理炉内に突出させた水冷構造のモータ軸の先端に上記
   羽根車を取付けると共に、上記モータケーシング内に不
   活性ガスを供給してモータケーシング内を炉内圧よりも
   高圧に維持し、かつ、モータケーシングの上記モータ軸
   の羽根車連結側を突出させる貫通口部に水冷ジャケット
   を設けて当該水冷ジャケットの内方に上記モータ軸を軸
   承する軸受装置とモータ軸のシール装置とを配置したこ
   とを特徴とする炉内雰囲気撹拌用羽根車の駆動機構。