JP4197505B2 - 横型回転乾燥機 - Google Patents

Description

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に関する。

横型回転式乾燥機としては、例えば、図１２に示されるようなスチームチューブドライヤーが知られている。このようなスチームチューブドライヤーは、容積あたりの加熱面積が大きく、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。

一般的に回転筒１１０は１０ｍから３０ｍの長さを有しており、この回転筒１１０内において、湿潤粉体または粒状粉体を、熱媒体により加熱した加熱管１１１と接触させ、回転筒１１０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。

従って、回転筒１１０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、二箇所の基台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、前記二箇所の基台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。

一方、回転筒１１０を回転させるために、回転筒１１０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。

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。さらに詳細には図１３および図１４に示されるように、加熱管１１１は回転筒内における軸心部を除く周囲部分全体に配列され、回転筒１１０内には、回転筒１１０内周面から突出する支持板１１８が設けられ、加熱管１１１はこの支持板１１８に挿通されることよって回転筒内周面に対して支持されている。
特開２００１−３５５９６５号公報

しかしながら、上記従来の乾燥機では、回転筒が回転、自重及び熱の作用により楕円形に変形し、この変形により加熱管の支持部材（支持板１１８）の付け根部分に応力集中が発生し、支持部材の取り付け部分あるいは回転筒に割れ等の破壊が発生するおそれがあった。

そこで、本発明の主たる課題は、回転筒に対する加熱管の支持部材取り付け部分における耐久性を向上させ、破壊を防止することにある。

上記課題を解決する手法として、回転筒の板厚（肉厚）を上げて強度を向上させることも考えられたが、自重の増加を伴うため、変形に対して十分な強度を確保するとランニングコストおよび材料コストとともに大幅に上昇してしまうため、好ましくないことが判明した。本発明は以上の知見に基づいてなされたものであり、次記のとおりの構成を有するものである。

＜請求項１記載の発明＞
軸心方向まわりに回動自在な回転筒を備え、回転筒内に加熱管が配置され、この加熱管を回転筒内周面に対して支持する支持部材が前記回転筒内周面から突出するように設けられ、前記回転筒を回転させながら前記回転筒内にその一端側から装入した被乾燥物を他端側へ移動させ、他端側から排出させるとともに、その移動過程で前記加熱管内に通した乾燥用外熱により被乾燥物を乾燥させる横型回転式乾燥機であって、
前記回転筒の内周面に、前記支持部材の取り付け位置またはその近傍を通るように、内周全体にわたる補強リングが設けられている、
ことを特徴とする横型回転乾燥機。

＜作用効果＞
このように、回転筒の内周面に対して、支持部材の取り付け位置またはその近傍を通るように、内周全体にわたる補強リングを設けることによって、回転筒の変形を抑え、従来よりも真円に近い形状に保つことができるため、支持部材の付け根部分における応力集中が従来よりも低減し、割れ等の破壊が発生し難くなる。

＜請求項２記載の発明＞
軸心方向まわりに回動自在な回転筒を備え、回転筒内に加熱管が配置され、この加熱管を回転筒内周面に対して支持する支持部材が前記回転筒内周面から突出するように設けられ、前記回転筒を回転させながら前記回転筒内にその一端側から装入した被乾燥物を他端側へ移動させ、他端側から排出させるとともに、その移動過程で前記加熱管内に通した乾燥用外熱により被乾燥物を乾燥させる横型回転式乾燥機であって、
前記回転筒の外周面に、前記支持部材の取り付け位置と対応する位置またはその近傍を通るように、外周全体にわたる補強リングが設けられている、
ことを特徴とする横型回転乾燥機。

＜作用効果＞
上記のように回転筒内面に補強リングを設ける形態では、補強リングにより回転筒内周面にリング状の突出部が設けられることになるため、補強リングにより被乾燥物の移動が妨げられ、被乾燥物が回転筒内に残留するおそれがある。また、回転筒内面に補強リングを設ける場合、補強リングを回転筒内に持ち込み作業する必要があるため作業手間が煩雑となるおそれがある。さらに、回転筒内に補強リングを設ける場合、被乾燥物と接触することになるため、被乾燥物の種類によって材質に制限を受けるおそれもある。

これに対して、本請求項２記載のように補強リングを回転筒の外周面に設けた場合、これらの諸問題、すなわち被乾燥物の残留問題、作業手間の問題、および補強リングの材質制限の問題を発生させずに、支持部材の付け根部分における応力集中を低減させることができる。

しかも、同じ厚さ及び幅の補強リングを設ける場合、回転筒の内周面に設ける場合よりも回転筒外周面に設ける場合の方が、応力集中の低減効果に優れるという利点ももたらされる。

以上のとおり、本発明によれば、回転筒に対する加熱管の支持部材取り付け部分における耐久性が向上し、破壊を抑制できる等の利点がもたらされる。

本発明にかかる横型回転式乾燥機を、回転式スチームドライヤーを例にして、図１〜図５を主に参照しながらさらに詳述する。
回転式スチームドライヤー１は、回転する回転筒１０内において、装入口２１より投入された湿潤粉体または粒状粉体を、熱媒体（たとえば加熱蒸気）により加熱した加熱管１１と接触させて乾燥させるとともに、回転筒１０が下り勾配をもって設置されていることで、順次排出口１２に移動させて連続的に排出させるようになっている。

被乾燥物は、装入口２１から投入シュート２０を介して回転筒１０内に装入される。前記投入シュート２０は、装入口側端板の中央に形成された開口部１３より回転筒１０内にその一端が挿入されており、装入口２１より投入された被乾燥物が投入シュート２０内を重力によりすべり落ちて回転筒１０内に装入されるようになっている。固定の投入シュート２０に対して回転筒１０は回動自在に接続されている。

図２にも示されるように、回転筒１０の被乾燥物の装入側は、基台３１の上に設置され、回転筒の軸心と平行に間隔を置いて配された２つの支承ローラ３０，３０によって、タイヤ１４を介して支承されている。回転筒１０の下り勾配および直径に合わせて２つの支承ローラ３０，３０間の幅およびそれらの長手方向傾斜角度が選択される。

加熱管１１は、前記回転筒１の両端部の端板間に軸心と平行的に多数配されており、これらの加熱管１１に熱媒体として蒸気を供給し、回転筒１０内において被乾燥物と熱交換を行う。

さらに詳細には図２および図３にも示されるように、加熱管１１は回転筒内における軸心部を除く周囲部分全体に配列されている。回転筒１０内周面から突出する支持板１８が回転筒１０の横断方向に沿う姿勢で、回転筒１０の長手方向に間隔をおいて所定数（一枚または間隔をおいて複数枚）設けられている。加熱管１１はこの支持板１８を貫通して回転筒１０内を軸心方向に延在している。

より詳細には、回転筒１０の長手方向に所定間隔で設定された各加熱管支持位置に対し、回転筒１０の内周方向に沿って所定の間隔をおいて複数設けられた支持板群Ｕ，Ｌが、回転筒１０の長手方向に間隔をおいて二群設けられており、横断面方向から見ると一方の群Ｕの支持板１８と他方の群Ｌの支持板１８とが内周方向に交互に配置された形態となっている。本実施形態の一方の支持板群Ｕは図６に、また他方の支持板群Ｌは図７にそれぞれ示されている。

一方、図４に示されるように、回転筒１０の乾燥物の排出側においては、排出口側鏡板１０Ｅが設けられており、この排出口側鏡板１０Ｅの中央に、回転筒１０の軸心に沿って支持軸としての中空軸４０が一体化されている。この中空軸４０は、取付台４１上に保持された軸受４２によって回動自在に軸支されている。実施例における軸受としては、低摩擦のころがり転動体４２ａが使用されている。

また、回転筒１０を回転させるために、モーター５１に連結された減速機５２を介してその出力軸に固定されたスプロケット５０Ａと、前記中空軸４０の外周に固定されたスプロケット５０Ｂとに、チェーン５３が巻き掛けられ、モーター５１からの駆動回転力が中空軸４０に伝達され、回転筒１０を軸心回りに回転させるようになっている。

他方、回転筒１０の排出口側内部には仕切端板１５が備えられており、前記排出口側鏡板１０Ｅとこの仕切端板１５とで回転筒内の排出口側端部に蒸気室１０Ｓが形成されている。回転筒１０の軸心方向と平行に配されている加熱管１１，１１…群は、仕切端板１５に固定されるとともに、蒸気室１０Ｓと連通している。この蒸気室１０Ｓは中空軸４０内と連通し、中空軸４０内には、回転継手６０を介して蒸気供給管６１が接続されており、したがって、中空軸４０内を通って蒸気が蒸気室１０Ｓを通って加熱管１１，１１…群内に供給されるようになっている。また、蒸気室１０Ｓに底部に開口端が臨むドレン排出管６２は、中空軸４０内を通り外部に延在している。符号Ｇは乾燥に伴う排ガス出口である。

そしてかかる構成のもと、図２、３等にも示すように、回転筒１０の内周面に、支持板１８の取り付け位置を通るように、内周全体にわたる補強リング１９が設けられている。補強リング１９は、回転筒１０内径と実質的に同じ外径を有するものであり、その厚さは回転筒１０よりも厚くするのが好ましい。支持板１８の取り付け位置を通るように補強リング１９を設ける場合には、補強リング１９の内周面に支持板１８を取り付けることができる。図示しないが、支持板１８を回転筒１０の内周面に取り付け、その付け根の近傍、例えば付け根の一方または両方の脇部に補強リングを設けることもできる。

より好ましい形態では、図８に示すように、補強リング１９は回転筒１０の外周面に設けられる。この形態においても、補強リング１９の取り付け位置は、支持板１８の取り付け位置と対応する位置またはその近傍とされる。別の形態としては、補強リング１９を回転筒１０の内周面および外周面の両方に設ける形態も採用することができるが、いずれか一方にのみ設ける上記各形態の方が製造コストの面で有利である。

補強リング１９は一体的に形成することもできるが、回転筒１０への取り付けの容易性を考慮すると、複数に分割したユニットを回転筒１０の内周面または外周面に持ち込んだ後にリング状に一体化するのが好ましい。回転筒１０に対する補強リング１９の固定や、補強リング１９に対する支持板１８の固定は溶接により行うことができる。

かくして、回転筒１０の内周面または外周面に補強リング１９を設けることにより、回転筒１０が真円により近い状態に保たれるため、支持板１８の回転筒１０に対する取り付け部分における応力集中が低減し、耐久性が向上するようになる。特に、回転筒１０の内周面に補強リング１９を設ける形態と比べて、外周面に補強リング１９を設ける形態では、補強リング１９による被乾燥物の移動阻害が発生し難い、補強リング１９の設置が容易であり既存設備への適用も可能である、補強リング１９は被乾燥物と接触しないため補強リング１９の材質制限が無くなる、等の利点がある。

図９〜図１１に示す各形態（補強リング以外の条件は共通）についてＦＥＭによる応力解析を行い、支持板１８の回転方向一端の付け根（評価点）における応力を算出した。その結果、回転筒１０の内周面に補強リング１９を設けた図９に示す形態では評価点における応力が６９．８９Ｎ／ｍｍ²となり、回転筒１０の外周面に補強リング１９を設けた図１０に示す形態では評価点における応力が５３．８３Ｎ／ｍｍ²となった。これに対して、補強リングを有しない図１１に示す形態では、評価点における応力が９１．０９Ｎ／ｍｍ²となった。本発明の補強リングにより顕著な効果が発揮されることが判明した。

本発明に係る横型回転式乾燥機は、前述の加熱管を備えるスチームチューブドライヤーに限らず、例えば、加熱管を備えないで回転筒内に直接的に乾燥空気を送り込むウォームエアードライヤーであってもよい。その他、回転筒を有する横型回転式乾燥機に広く適用することができる。

本発明に係る横型回転式乾燥機を示す概略図である。 図１のII−II横断面図である。 要部を示す縦断面図である。 要部拡大縦断面図である。 要部拡大縦断面図である。 図である。 図である。 図７のVIII−VIII断面図である。 評価モデルの斜視図である。 評価モデルの斜視図である。 評価モデルの斜視図である。 従来例を示す斜視図である。 その要部縦断面図である。 その要部横断面図である。

符号の説明

１０…回転筒、１０Ｅ…排出口側鏡板、１１…加熱管、１２…排出口、１５…仕切端板、１８…支持板、１９…補強リング、３０…支承ローラ、３１…基台、４０…中空軸、４１…取付台、４２…軸受、５１…モーター、Ｇ…排ガス出口。

Claims (2)

1. 軸心方向まわりに回動自在な回転筒を備え、回転筒内に加熱管が配置され、この加熱管を回転筒内周面に対して支持する支持部材が前記回転筒内周面から突出するように設けられ、前記回転筒を回転させながら前記回転筒内にその一端側から装入した被乾燥物を他端側へ移動させ、他端側から排出させるとともに、その移動過程で前記加熱管内に通した乾燥用外熱により被乾燥物を乾燥させる横型回転式乾燥機であって、
   前記回転筒の内周面に、前記支持部材の取り付け位置またはその近傍を通るように、内周全体にわたる補強リングが設けられている、
   ことを特徴とする横型回転乾燥機。
2. 軸心方向まわりに回動自在な回転筒を備え、回転筒内に加熱管が配置され、この加熱管を回転筒内周面に対して支持する支持部材が前記回転筒内周面から突出するように設けられ、前記回転筒を回転させながら前記回転筒内にその一端側から装入した被乾燥物を他端側へ移動させ、他端側から排出させるとともに、その移動過程で前記加熱管内に通した乾燥用外熱により被乾燥物を乾燥させる横型回転式乾燥機であって、
   前記回転筒の外周面に、前記支持部材の取り付け位置と対応する位置またはその近傍を通るように、外周全体にわたる補強リングが設けられている、
   ことを特徴とする横型回転乾燥機。

Images