JP3862219B2 - 回転円筒装置のシール装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、回転筒が回動自在に支持された横型回転式乾燥機やロータリーキルンなどの回転円筒装置におけるシール装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の横型回転式乾燥機の代表例は、いわゆるスチームチューブドライヤーである。
【０００３】
スチームチューブドライヤーは、図１に例示のように、軸心方向まわりに回動自在な回転筒１０を備え、回転筒１０を回転させながらその回転筒１０の一端側から装入した被乾燥物を他端側から排出させる過程で、乾燥用外熱としての加熱蒸気により回転筒１０内で乾燥させるものである。
【０００４】
より具体的には、回転筒１０はたとえば１０ｍから３０ｍの長さを有しており、この回転筒１０内において、湿潤粉体または粒状粉体を、熱媒体として加熱したスチームを加熱管１１１と接触させることにより乾燥させながら、回転筒の回転につれて、順次排出口１１２に移動させながら連続的に移動させるようになっている。
【０００５】
従って、回転筒１０は、一端の原料（被乾燥品）装入口１２１から乾燥品排出口１１２へ原料を円滑に移送するためにやや下り勾配をもって設置される。回転筒は、２箇所の基台１３１，１３１上にそれぞれ設けられた支承ローラ１３０，１３０上に、タイヤ１１４，１１４を介して支承されており、前記下り勾配は、前記２箇所の基台１３１，１３１および支承ローラ１３０，１３０の高さと角度とによって調節される。
【０００６】
一方、回転筒１０を回転させるために、回転筒１０の周囲には、従動ギア１５０が設けられており、これに駆動ギア１５３が噛合し、原動機１５１の回転力が減速機１５２を介して伝達され、回転筒がその軸心回りに回転するようになっている。
【０００７】
また、スチームチューブドライヤーにおいては、回転筒の両端板間に軸心と平行的に多数の加熱管１１１が配設され、これらの加熱管１１１に熱媒体としての加熱蒸気は、回転継手１６０に取付けられた熱媒体入口管１６１を通して供給され各加熱管１１１に流通された後、熱媒体出口管１６２を介して排出される。
【０００８】
他方、回転筒１０の端部には、排出口１１２に連通してガス吹込み口１１３が設けられ、回転筒１０内での蒸発ガスを同伴して他端側のガス排出口１２２から排出されるようになっている。
【０００９】
この種の横型間接加熱乾燥機は、容積あたりの過熱面積が大きく、したがって乾燥能力が大きく、伝熱速度が高いという特徴があり、さらに排気ガスの処理設備を必要とせず、また運転操作が容易であるなどの利点を有するために、汎用されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種の回転円筒装置においては、シールが重要な問題となる。特に、一端の原料（被乾燥品）装入口１２１を有するフィード部は、対地固定であるのに対して、回転筒１０は軸心周りに回転し、その回転筒１０の長さが長いことも相俟って、フィード部に対して回転筒１０が避けられない機械誤差、あるいは運転過程における磨耗などが加算して、同軸心で回転することは実際上困難であるために、シールが問題となるものである。
【００１１】
回転筒内に外気が侵入すると物性が変化し、乾燥品の品質劣化を生じる。さらにシールが悪い場合には、熱風の大気への漏れが生じ、乾燥効率の低下を招く。
【００１２】
このための誤差を伴いながら回転する部分においてシールする手段として、ラビリンス機構、ゴムやバネの弾性を利用した摺動機構、特許３１６５９９５号でのボールベアリング機構、その他、特許３２０９８９５号。特開昭５８―８２号、実公昭４５―１６０６２号に記載のものもある。
【００１３】
しかし、いずれにしても、シール性が満足できるものではない。
【００１４】
したがって、本発明の主たる課題は、回転円筒装置において優れたシール性を示す、特に運転中や経時的な磨耗などによる回転筒の振れに対しても優れたシール性を示すシール装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は次記のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
駆動源により軸心周りに回転される円筒回転筒と、端部相互が嵌め合い状態となり、かつ対地固定の非回転体との間をシールする装置において、
前記回転筒及び前記非回転体の一方を第１体としこれに対して入れ子となる他方を第２体としたとき、前記第１体の端部面との前記第２体の端部面との間に、シール筒体が介在され、
このシール筒体は固定架台に対してほぼ荷重中心位置において釣り合い状態で支承され、
前記シール筒体と前記第１体との間は第１のシール手段により気密シールされ、前記シール筒体と前記第２体との間は第２のシール手段により気密シールされていることを特徴とする回転円筒装置のシール装置。
【００１６】
（作用効果）
本発明においては、シール筒体は架台に対してほぼ荷重中心位置において釣り合い状態で支承されたものである。したがって、対地固定の非回転体に対して回転筒が振れながら回転するときに、シール筒体も追従傾向で振れる。この場合、シール筒体も振れるとしても、その振れが回転筒の振れに完全に追従するものではなく、緩衝した状態で振れるので、シール筒体と回転筒との間のシール、及びシール筒体と非回転体との間のシール機能が発揮するものとなる。
【００１７】
＜請求項２記載の発明＞
固定架台に長手方向に延在する支持体が第１の位置において支承され、シール筒体が、そのほぼ重心位置を通るシール筒体の軸心と直交する水平軸線上の第２の位置において前記支持体に支承され、前記第２の位置に対して前記第１の位置を挟んだ反対側の位置に重錘を前記支持体に対して設け、前記第１の位置を支点とする釣り合い状態をもって前記シール筒体を固定架台に対して支承させた請求項１記載の回転円筒装置のシール装置。
【００１８】
（作用効果）
シール筒体自体は、そのほぼ重心位置を通るシール筒体の軸心と直交する水平軸線上の第２の位置において支持体に支承させるので、シール筒体自体が伏仰することなくほぼ水平状態に支承される。したがって、回転筒の特に鉛直方法の振れに伴ってシール筒体の追従移動が円滑に行われる。その上で、いわば天秤機構をもって第１の位置を支点とする釣り合い状態をもってシール筒体を固定架台に対して支承させるので、回転筒の回転軸心周りの振れにシール筒体は円滑に追従するようになる。
【００１９】
＜請求項３記載の発明＞
シール筒体の発熱を流通する冷却媒体により抜熱する抜熱手段を有する請求項１または２記載の回転円筒装置のシール装置。
【００２０】
（作用効果）
シール筒体と回転筒及び又は非回転体との間の摺動や接触による発熱が生じる。しかるに、シール筒体の発熱を流通する冷却媒体（たとえば水）により抜熱する抜熱手段を有すると、シール筒体の損傷や熱変形を防止してシール性能の低下を防止できる。
【００２１】
＜請求項４記載の発明＞
第２体における第１体に対する挿入側と反対側端部と、回転筒の外面との間を、可撓性の継手により連結しかつシールを図っている請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転円筒装置のシール装置。
【００２２】
（作用効果）
第２体における第１体に対する挿入側と反対側端部と、回転筒の外面との間を、可撓性の継手により連結することで、回転筒の軸心方向の移動及び回転筒の回転軸心周りの振れを吸収しながらシールを図ることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる回転円筒装置として、回転式スチームドライヤーを例にして以下説明すれば、他の回転円筒装置についても同様であることは明らかであろう。また、本発明においては、回転筒及び非回転体の一方を第１体としこれに対して入れ子となる他方を第２体とする。以下の実施の形態では、回転筒が第１体、非回転体が入れ子となる第２体の例であるが、逆の構成（すなわち非回転体の端部に回転筒の端部が入れ子で挿入する構成）も想定していることも明らかであり、その構成についての説明は省略する。
【００２４】
まず、図１〜図３を参照すると、回転筒１０の左端部に非回転体１の端部が入れ子で挿入している状態にある。非回転体１は、ベースに固定（対地固定）である。非回転体１の内部には、装入口１２１から一端の原料（被乾燥品）を回転筒１０内に供給するためのモータ３駆動によるスクリュウコンベア２が設けられている。
【００２５】
回転筒１０と非回転体１との嵌合状態、特にシール筒体２０を介在させた嵌合状態について図３〜図８も参照しながらさらに説明すると、回転筒１０の左端から左方に延在して左端開放の全体として筒状のスタフィングボックス１１が一体的に固定されている。
【００２６】
筒状のシール筒体２０は、非回転体１の端部外面に外嵌され、回転筒１０のスタフィングボックス１１の内面に挿嵌されている。シール筒体２０の右端部にエアシール室２１が形成され、その左側に冷却室２２が形成されている。エアシール室２１の外面とスタフィングボックス１１の内面との間には、詳細は図示されていないが、Ｖパッキンなどの第１シール体３２が設けられている。また、エアシール室２１内には外部からの不活性ガス導入管が連通しており、この不活性ガス導入管を通してたとえば窒素ガスがエアシール室２１に吹込まれ、そこが加圧状態とすることにより、第２シール体３２とスタフィングボックス１１の内面との間に吹出され、シールを図っている。したがって、本発明の第１シール手段はＶパッキン及び不活性ガス吹込み手段によって構成されている。他方、冷却室２２には冷却媒体として、実施の形態では冷却水が冷却水導入管に連通され、冷却室２２内を冷却し、シール筒体２０全体の摺動による発熱を冷却することにより抜熱する抜熱手段を構成している。
【００２７】
シール筒体２０の左端のフランジ２０ａと、非回転体１の外面に突出されたフランジ１ａとの間は、可撓性の継手としての蛇腹管４０により連結されている。したがって、蛇腹管４０は、シール筒体２０の内面と非回転体１の外面との間のシールを図る第２シール手段を構成している。
【００２８】
一方、図３及び図４が参照されるように、シール筒体２０のフランジ２０ａと、非回転体１の外面に突出されたフランジ１ａとの間の位置に、たとえば周方向に１２０度間隔で離間してストッパー４１が突出され、これに対向してストッパーボルト１ｂ，１ｂ，１ｂが非回転体１の外面に固定されている。したがって、回転筒１０の回転に伴って図４の矢印方向に同伴回転しようとするシール筒体２０の回転が阻止されるようになっている。
【００２９】
先にも触れたように、対地固定の非回転体１に対して回転筒１０が振れながら回転するときに、シール筒体２０も追従傾向で振れる。この場合、シール筒体２０も振れるとしても、その振れが回転筒１０の振れに完全に追従するものではなく、緩衝した状態で振れるので、シール筒体２０と回転筒１０との間の第２シール手段によるシール、及びシール筒体２０と非回転体１との間の第１シール手段によるシール機能が依然として発揮するものとなる。
【００３０】
本発明においては、シール筒体２０はこれに固定のブラケット２０Ａを介して架台５０に対してほぼ荷重中心位置、すなわち支点５１において釣り合い状態で支承された構成を採用している。
【００３１】
具体的に、シール筒体２０のそれぞれ両側部に天秤機構が設けられて釣り合い状態で架台５０に支承されている。より具体的には、対地固定の架台５０に長手方向に延在する支持体５２が第１の位置、すなわちシール筒体２０の軸心と直交する水平軸からなる支点５１において支承され、シール筒体２０が、そのほぼ重心位置を通るシール筒体の軸心と直交する水平軸線上の第２の位置、すなわちシール筒体２０の軸心と直交する水平軸線上の重心支点５３において、支持体５２に支承されている。
【００３２】
重心支点５３（第２の位置）に対して支点５１（第１の位置）を挟んだ反対側の位置に重錘５４，５４…を支持体５２に対して設け、実施の形態では乗せてあり、支点５１を支点とする釣り合い状態をもって、シール筒体２０を固定架台５０に対して支承させてある。重錘５４，５４…の数及び設置位置によりバランスを保つものであるが、実施の形態では、重心支点５３近傍に設けたネジ棒５５に沿って小錘５６を前後に螺進させることで、バランスの微調整を行うようにしてある。
【００３３】
この場合において、シール筒体２０の鉛直面方向の振れは、主に重心支点５３の軸心周りの回転により吸収できる。シール筒体２０の水平面方向の振れは、詳細は図示されていないが、主に重心支点５３部分において確保してある水平方向のクリアランスにより吸収するようにしてある。斜め方向の振れはそれらの合成によって吸収できる。
【００３４】
一方、上記実施の形態では、シール筒体２０の重心と重心支点５３とを軸心方向の位置を揃えることで、回転筒１０の振れに伴うシール筒体２０の伏仰を円滑にするようにしてある。しかし、たとえば、回転筒１０と非回転体１との嵌合形態における位置関係を異ならせ、シール筒体２０の重心が回転筒１０の開口端面より外にある場合などにおいては、重心支点において支承し、上記の天秤機構を採用しなくともよい。
【００３５】
また、上記の実施の形態では、鉛直方向及び水平方向の振れを許容するために、支持ピン及びクリアランスを設けることにより構成したが、球軸受けなどを使用すれば、鉛直方向及び水平方向の両者の振れを吸収できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、回転円筒装置において優れたシール性を示す、特に運転中や経時的な磨耗などによる回転筒の振れに対しても優れたシール性を示すシール装置を提供することができるなどの利点がもたらされる。その結果、外気の侵入に伴い物性が変化し、乾燥品の品質劣化を生じること、シールが悪く、熱風の大気への漏れが生じ、乾燥効率の低下を招くことなどがない。さらに、シール部品の損耗が小さく、メンテナンス頻度が少なく、長期にわたって安定した操業が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る横型回転式乾燥機を示す概略斜視図である。
【図２】 非乾燥品の装入側の要部縦断面図である。
【図３】 概要説明用の水平縦断面図である。
【図４】 概要説明用の横断面図である。
【図５】 要部平面図である。
【図６】 バランス用天秤機構部の正面図である。
【図７】 その側面図である。
【図８】 シール筒体とバランス用天秤機構部とを示す概要斜視図である。
【符号の説明】
１…非回転体、１０…回転筒、１１…スタフィングボックス、２０…シール筒体、２０Ａ…ブラケット、２１…エアシール室、２２…冷却室、３２…第１シール体、４０…蛇腹管、５０…架台、５１…支点（第１の位置）、５２…支持体、５３…重心支点（第２の位置）、５４…重錘。

Claims (4)

1. 駆動源により軸心周りに回転される円筒回転筒と、端部相互が嵌め合い状態となり、かつ対地固定の非回転体との間をシールする装置において、
   前記回転筒及び前記非回転体の一方を第１体としこれに対して入れ子となる他方を第２体としたとき、前記第１体の端部面との前記第２体の端部面との間に、シール筒体が介在され、
   このシール筒体は固定架台に対してほぼ荷重中心位置において釣り合い状態で支承され、
   前記シール筒体と前記第１体との間は第１のシール手段により気密シールされ、前記シール筒体と前記第２体との間は第２のシール手段により気密シールされていることを特徴とする回転円筒装置のシール装置。
2. 固定架台に長手方向に延在する支持体が第１の位置において支承され、シール筒体が、そのほぼ重心位置を通るシール筒体の軸心と直交する水平軸線上の第２の位置において、前記支持体に支承され、前記第２の位置に対して前記第１の位置を挟んだ反対側の位置に重錘を前記支持体に対して設け、前記第１の位置を支点とする釣り合い状態をもって前記シール筒体を固定架台に対して支承させた請求項１記載の回転円筒装置のシール装置。
3. シール筒体の発熱を流通する冷却媒体により抜熱する抜熱手段を有する請求項１または２記載の回転円筒装置のシール装置。
4. 第２体における第１体に対する挿入側と反対側端部と、回転筒の外面との間を、可撓性の継手により連結しかつシールを図っている請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転円筒装置のシール装置。

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