JP5422877B2 - ロータリキルン - Google Patents

Description

本発明は、プラスチック、一般ゴミ等のゴミの乾留、ガス化処理を行うロータリキルンに関するものである。

プラスチック、一般ゴミ等のゴミを連続的に乾留、ガス化処理する廃棄物処理装置としてロータリキルンがある。

従来のロータリキルンとして特許文献１に示されるものがあり、図１０に於いて従来のロータリキルンについて概略を説明する。

図１０中、１は被処理物を投入する為のホッパ、２は下流側（図中右側）に向って下り傾斜した軸心を有する炉本体、３は処理物を排出する排出部である。

前記炉本体２は、外筒５と該外筒５と同心に内設された内筒６を有し、該内筒６は両端部が前記外筒５から突出している。

該外筒５は架台７に支持装置８を介して回転自在に設けられ、又前記架台７に設置された駆動部９により、駆動ギア１１、リングギア１２を介して前記外筒５を回転させる。更に該外筒５と前記内筒６とはトルクピン（図示せず）を介して連結され、該トルクピンを介して回転力が前記内筒６に伝達され、前記外筒５と前記内筒６とは一体に回転可能となっている。

前記内筒６の上流端部（ホッパ１側の端部）を囲む様に出口ケーシング１３が配設され、該出口ケーシング１３は前記架台７に設置されている。又、前記内筒６の下流端部（排出部３側の端部）を囲む様に入口ケーシング１４が配設され、該入口ケーシング１４は前記架台７に設置されている。該架台７には前記ホッパ１、前記排出部３が設置されている。

回転部である前記外筒５の上流端と前記出口ケーシング１３との間には第１シール装置１５が設けられ、前記外筒５の下流端と前記入口ケーシング１４との間には第２シール装置１６が設けられている。更に、前記内筒６の上流端は第３シール装置１７でシールされ、前記内筒６の下流端は第４シール装置１８でシールされている。

尚、前記第１シール装置１５、前記第２シール装置１６、前記第３シール装置１７、前記第４シール装置１８はいずれも、固定側のシールリングと回転側のシールリングとを蛇腹状のスプリングにより押圧した状態で面接触させ、面間にグリース等の潤滑油を供給しつつ摺動させシールする様にしたものであり、半径方向の熱膨張、軸心方向の熱膨張が吸収できる様になっている。

前記駆動部９により前記外筒５、前記内筒６を回転させ、前記入口ケーシング１４から加熱流体を流入させ、前記外筒５と前記内筒６との間の空間を前記出口ケーシング１３側に向って流動させ、該出口ケーシング１３より排出する。又、前記ホッパ１から被処理物が投入シュート１９を介して前記内筒６の上流端に投入され、該内筒６の回転によって下流側に移動する。被処理物は移動する過程で、熱分解され、発生したガスは前記排出部３から上方に排気され、固形物は前記排出部３から下方に落下する。

上記した従来のロータリキルンでは、前記外筒５と前記内筒６とを一体に回転する構造であり、この為、前記駆動部９は大きな駆動力が必要とされ、大型のモータが必要であり、又消費される電力も多かった。

又、従来のロータリキルンでは、前記外筒５と前記内筒６とが一体に回転しているので、前記外筒５の両端についてシール装置が必要であり、更に前記内筒６の両端についてもシール装置が必要であった。更に、前記外筒５と前記内筒６との回転力はトルクピンを介して伝達されており、該トルクピンは消耗品であるので定期的な交換が必要であった。

特開平９−２１７９８８号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、炉本体の回転部分を内筒のみとし、軽量化して必要動力の軽減を図ると共に回転部分をシールするシール装置の簡略化を図り、装置のコスト低減を図り、更にランニングコストの低減、メンテナンス費用の低減を図るものである。

本発明は、架台に固定支持された外筒と、該外筒の内部に同心に設けられた内筒と、前記外筒の内面に設けられ前記内筒を回転自在に支持する内筒支持部と、前記外筒の上流端に設けられ前記内筒の上流端部を収納する出口ケーシングと、前記外筒の下流端に設けられ前記内筒の下流端部を収納する入口ケーシングと、前記内筒の下流端に連通される排出部と、前記内筒に連結され該内筒を回転させる駆動部とを具備し、前記入口ケーシングより加熱流体を流入させ、前記内筒と前記外筒間の空間を流通させて前記出口ケーシングより排気し、前記内筒を前記駆動部により回転させつつ前記内筒の上流端より被処理物を導入し、処理後の処理物を前記排出部を介して排出する様構成したロータリキルンに係るものである。

又本発明は、前記内筒の前記出口ケーシング貫通部及び上流端、前記内筒の前記入口ケーシング貫通部及び下流端をシールする上流部シール装置と、下流部シール装置を具備し、各シール装置は前記内筒に固着されたフランジを具備し、該フランジにシールリングを押圧し、前記フランジと前記シールリングとの摺動面に潤滑剤を供給する様構成したロータリキルンに係るものである。

又本発明は、前記上流部シール装置、前記下流部シール装置の少なくとも一方の前記フランジに前記駆動部を連結し、該駆動部により前記フランジを介して前記内筒を回転する様構成したロータリキルンに係り、又前記内筒の下流端部を前記排出部より突出させ、突出した端部に前記駆動部を連結したロータリキルンに係り、又前記内筒の下流端に動力伝達軸を連結し、該動力伝達軸を前記排出部より突出させ、前記動力伝達軸の突出部分に前記駆動部を連結し、前記突出部分を介して前記内筒を回転する様構成したロータリキルンに係るものである。

更に又本発明は、前記内筒の前記外筒に収納される部分が該外筒の中心線を中心に回転する複数の小内筒によって構成され、該小内筒は所要箇所に前記中心線と直交する様設けられた小円筒支持板で固定され、該小円筒支持板を介して前記内筒支持部に回転自在に支持されたロータリキルンに係るものである。

本発明によれば、架台に固定支持された外筒と、該外筒の内部に同心に設けられた内筒と、前記外筒の内面に設けられ前記内筒を回転自在に支持する内筒支持部と、前記外筒の上流端に設けられ前記内筒の上流端部を収納する出口ケーシングと、前記外筒の下流端に設けられ前記内筒の下流端部を収納する入口ケーシングと、前記内筒の下流端に連通される排出部と、前記内筒に連結され該内筒を回転させる駆動部とを具備し、前記入口ケーシングより加熱流体を流入させ、前記内筒と前記外筒間の空間を流通させて前記出口ケーシングより排気し、前記内筒を前記駆動部により回転させつつ前記内筒の上流端より被処理物を導入し、処理後の処理物を前記排出部を介して排出する様構成したので、回転部分が小さく、小さな駆動力で回転でき、駆動部の容量を小さくできると共に駆動動力が少なくて済みランニングコストが低減し、更に外筒と内筒間の回転力を伝達するトルクピンが省略でき、トルクピン交換の保守作業が省略でき保守費用が少なくなる。

又本発明によれば、前記内筒の前記出口ケーシング貫通部及び上流端、前記内筒の前記入口ケーシング貫通部及び下流端をシールする上流部シール装置と、下流部シール装置を具備し、各シール装置は前記内筒に固着されたフランジを具備し、該フランジにシールリングを押圧し、前記フランジと前記シールリングとの摺動面に潤滑剤を供給する様構成したので、シール部分が少なく製作費のコストの低減が図れ、又シール部分に供給する潤滑剤の使用量が少なくなり、ランニングコストが低減する。

又本発明によれば、前記上流部シール装置、前記下流部シール装置の少なくとも一方の前記フランジに前記駆動部を連結し、該駆動部により前記フランジを介して前記内筒を回転する様構成し、又前記内筒の下流端部を前記排出部より突出させ、突出した端部に前記駆動部を連結し、又、前記内筒の下流端に動力伝達軸を連結し、該動力伝達軸を前記排出部より突出させ、前記動力伝達軸の突出部分に前記駆動部を連結し、前記突出部分を介して前記内筒を回転する様構成したので、駆動部により内筒のみを回転させることが可能となる。

更に又本発明によれば、前記内筒の前記外筒に収納される部分が該外筒の中心線を中心に回転する複数の小内筒によって構成され、該小内筒は所要箇所に前記中心線と直交する様設けられた小円筒支持板で固定され、該小円筒支持板を介して前記内筒支持部に回転自在に支持されたので、複筒式のロータリキルンに於いても内筒のみを回転可能であり、構造が簡略化され、製作費コスト、ランニングコスト、保守コストの低減が図れる、等の優れた効果を発揮する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

図１〜図３に於いて第１の実施の形態を説明する。

尚、図中、図１０中で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

炉本体２は外筒５と該外筒５内部に同心に設けられた内筒６を具備し、前記外筒５は支持架台２１を介して架台７に固定、支持されている。前記内筒６は、前記外筒５の内面に取付けられた内筒支持部２２によって回転自在に支持されている。

該内筒支持部２２は複数箇所、好ましくは前記内筒６の上流端部、下流端部の２箇所に設けられ、該内筒支持部２２は更に円周方向に複数設けられたローラユニット２３から構成される。

図２に示す様に、該ローラユニット２３は回転自在に支持されたローラ２４を有し、該ローラ２４が前記内筒６の外周面に転動することで、該内筒６が回転自在に支持される。尚、前記内筒６の軸心方向の動きを拘束する為、該内筒６外面には前記ローラ２４を挾む様に凸リング２５が設けられている。

前記内筒６の上流端部は上流部シール装置２６によりシールされ、前記内筒６の下流端部は下流部シール装置２７によってシールされている。

前記外筒５の上流端には出口ケーシング１３が気密に取付けられ、前記外筒５の下流端には入口ケーシング１４が気密に取付けられ、該入口ケーシング１４には加熱流体が流入し、前記出口ケーシング１３からは加熱後の加熱流体が流出する。

前記内筒６の上流部には固定板２８に支持された投入シュート１９が連通し、前記内筒６の下流端は前記排出部３の内部に開口している。

前記下流部シール装置２７は動力受動板３１を有し、該動力受動板３１はチェーン２９によって駆動部、例えば駆動モータ３２に連結されている。

前記下流部シール装置２７について、図３を参照して説明する。

前記内筒６の前記入口ケーシング１４と前記排出部３との間にドーナツ円板状のフランジ３３を固着する。該フランジ３３の外周のスプロケット歯３４を形成することで、前記動力受動板３１が構成される。

該動力受動板３１の入口ケーシング１４側の側面にシールリング３５を当接させ、該シールリング３５と前記入口ケーシング１４間にスプリングを兼ねるベローズ３６を設け、該ベローズ３６のスプリング力により、前記シールリング３５を所要の面圧で前記動力受動板３１に押圧させる。又、該動力受動板３１と前記シールリング３５との当接面には潤滑剤として例えば、耐熱グリースを供給する。尚、前記シールリング３５を前記動力受動板３１に押圧する為のスプリングを別途設けてもよい。

前記動力受動板３１の排出部３側の側面にシールリング３７を当接させ、該シールリング３７と前記排出部３間にスプリングを兼ねるベローズ３８を設け、該ベローズ３８のスプリング力により、前記シールリング３７を所要の面圧で前記動力受動板３１に押圧させる。又、該動力受動板３１と前記シールリング３７との当接面には潤滑剤として例えば、耐熱グリースを供給する。尚、前記シールリング３７を前記動力受動板３１に押圧する為のスプリングを別途設けてもよい。

前記動力受動板３１は前記内筒６の回転によって前記シールリング３５、前記シールリング３７に対して摺動し、摺動面にはグリースが供給されて、前記動力受動板３１と前記シールリング３５、前記シールリング３７間が気密にシールされる。又、前記動力受動板３１の熱膨張による変位は前記ベローズ３６、前記ベローズ３８の伸縮で吸収され、前記動力受動板３１の径方向の変位は該動力受動板３１と前記シールリング３５、前記シールリング３７間の半径方向の相対変位で吸収される。

前記上流部シール装置２６は、前記下流部シール装置２７と同等な構成であり、前記フランジ３３の外周には前記スプロケット歯３４が形成されていない。

前記駆動モータ３２は前記架台７に設置されている。前記駆動モータ３２の出力軸には駆動スプロケット４０が嵌着され、該駆動スプロケット４０は前記チェーン２９を介して前記動力受動板３１に連結され、前記駆動モータ３２を駆動することで、前記駆動スプロケット４０、前記チェーン２９、前記動力受動板３１を介して前記内筒６が回転される様になっている。

以下、作動について説明する。

ホッパ１より前記投入シュート１９を介して前記内筒６内に被処理物を投入する。

前記駆動モータ３２で前記内筒６を回転し、前記入口ケーシング１４より加熱流体を流入させる。加熱流体は、前記内筒６と前記外筒５間の空間４２を通って前記出口ケーシング１３より流出される。

被処理物は、前記内筒６の回転によって攪拌されながら、下流側に向って移動する。又、前記加熱流体が、前記空間４２を流通することで、前記内筒６を介して被処理物が加熱され、熱分解によって熱分解ガスが生成し、固形物と分離される。熱分解ガスは前記排出部３より上方に排出され、固形物は前記排出部３を経て落下される。

本実施の形態に係るロータリキルンでは、回転部は前記内筒６のみであるので軽量であり、回転する為の動力は小さくて済む。又、シール部は、前記上流部シール装置２６と前記下流部シール装置２７の２箇所でよく、従って、コストが低減される。更に、シール部に供給する耐熱グリースの量が、従来と比し半減し、ランニングコストが低減する。更に、前記外筒５と前記内筒６間の回転力を伝達するトルクピンが必要ないので、トルクピンの交換保守が必要なくなり、保守費用が低減する。

更に、従来のロータリキルンに対して基本的な構造は、同じであるので、大幅な改良無く、現存のロータリキルンにも適用が可能である。

尚、前記スプロケット歯３４を前記上流部シール装置２６の前記フランジ３３に形成し、前記上流部シール装置２６の前記フランジ３３を前記動力受動板３１とし、前記駆動モータ３２により前記上流部シール装置２６に設けた前記動力受動板３１を介して前記内筒６を回転する様にしてもよい。又、前記上流部シール装置２６、前記下流部シール装置２７それぞれに前記動力受動板３１を設け、２箇所で前記内筒６を駆動する様にしてもよい。

図４は第２の実施の形態を示している。

該第２の実施の形態では、内筒６を排出部３に貫通させ、下流端部を突出させたものである。

突出端部にはフランジ４３を設け、該フランジ４３と前記排出部３間で突出端部シール部４４を構成し、前記内筒６の貫通部を気密にシールする。又、前記内筒６の下流端にリングギア４５を固着し、該リングギア４５を介して前記内筒６を回転する。尚、前記リングギア４５を直接駆動モータで回転する様にしても、チェーンを介して回転する様にしてもよい。

前記内筒６の前記排出部３に収納される部分には処理物排出口４６を所定数設ける。又、処理物が効率よく前記処理物排出口４６から排出される様、前記内筒６の内部に仕切板４７を設ける。

上記第２の実施の形態に於いても、前記リングギア４５を介して前記内筒６のみが回転される。

図５、図６は第３の実施の形態を示すものであり、内筒６の下流端に動力伝達軸４８を設けたものであり、該動力伝達軸４８は前記内筒６の軸心上に設けられ、該内筒６に軸支持板４９を介して支持されている。該軸支持板４９には所要数の処理物排出口５０が設けられ、該処理物排出口５０から処理後の固形物が排出部３に排出される。

前記動力伝達軸４８は、前記排出部３を貫通して外部に突出し、前記動力伝達軸４８の前記排出部３貫通部には軸シール５１が設けられている。前記動力伝達軸４８の突出端には受動ギア５２が嵌着され、該受動ギア５２は駆動モータ（図示せず）により直接回転され、或はチェーンを介して間接的に回転される。

前記軸シール５１は、前記動力伝達軸４８を小径にできるので、一般的な軸シール部材を用いることができ、又軸内部より前記軸シール５１を冷却する様にすれば、安価な部材、潤滑剤を使用することができる。

上記第３の実施の形態に於いても、前記動力伝達軸４８を介して前記内筒６のみを回転することができ、構造の簡略化が図れる。

上記した第１〜第３の実施の形態は、内筒６が１本の単筒式のロータリキルンを示したが、複数の内筒を有する複筒式のロータリキルンにも実施可能である。

図７〜図９に示す第４の実施の形態は、３筒式のロータリキルンに本発明を実施した場合である。

図７〜図９中、図１と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

内筒６は、外筒５に収納される部分が３本の小内筒５４ａ，５４ｂ，５４ｃによって構成され、該小内筒５４ａ，５４ｂ，５４ｃは前記外筒５の中心線を中心に回転可能となっている。前記小内筒５４ａ，５４ｂ，５４ｃは上流端で大径円筒である管寄せ部６１で一体化されている。該管寄せ部６１には該管寄せ部６１に対して小径となっている被処理物投入管６２が接続され、該被処理物投入管６２は出口ケーシング１３に収納され、又前記被処理物投入管６２が上流部シール装置２６によってシールされている。

前記小内筒５４ａ，５４ｂ，５４ｃの下流端には前記被処理物投入管６２と同径又は略同径の処理物導出管６３が接続され、前記小内筒５４ａ，５４ｂ，５４ｃの前記内筒６中心側の一部が前記処理物導出管６３と連通している。

該処理物導出管６３は入口ケーシング１４に収納され、前記処理物導出管６３と前記入口ケーシング１４間に下流部シール装置２７が設けられている。該下流部シール装置２７は動力受動板３１を有し、該動力受動板３１がチェーン２９を介して駆動モータ３２によって回転される様になっている。

前記内筒６には所要間隔で、図示では３箇所に小円筒支持板５５が設けられ、該小円筒支持板５５は、前記外筒５の中心線と直交し、前記小内筒５４ａ，５４ｂ，５４ｃの半径方向の変位を拘束する。前記小円筒支持板５５の所要箇所には加熱流体が流通する流通孔５７が穿設されている。又、前記小内筒５４ａ，５４ｂ，５４ｃの周囲には円形の転動リング５６が設けられ、該転動リング５６、前記小円筒支持板５５を介し、前記内筒６が内筒支持部２２により回転自在に支持されている。

前記内筒支持部２２は前記外筒５の内面に、円周方向所要間隔で所要箇所（図示では６箇所）に設けられており、前記外筒５の内面に固着されるローラ支持部材５８、該ローラ支持部材５８に軸５９を介して回転自在に設けられたローラ６０によって構成されている。

尚、前記ローラ支持部材５８は前記転動リング５６のガイドになっており、前記内筒６の軸心方向の移動を拘束する。

前記入口ケーシング１４より加熱流体が流入され、前記駆動モータ３２により前記チェーン２９を介して前記内筒６が回転される。

前記被処理物投入管６２に投入された被処理物は、前記内筒６の回転により前記小内筒５４ａ，５４ｂ，５４ｃに分散されて移動し、更に各小内筒５４ａ，５４ｂ，５４ｃ内を下流側に向って移動する。

各小内筒５４ａ，５４ｂ，５４ｃの下流端に達した被処理物は、前記内筒６の回転によってそれぞれ上側の位置となった時に前記処理物導出管６３に落下し、更に該処理物導出管６３を移動して排出部３に落下して排出される。又、分解ガスは前記処理物導出管６３を通って前記排出部３より排気される。

上記第４の実施の形態に於いても、前記動力受動板３１を介して前記内筒６のみを回転することができ、構造の簡略化が図れる。

尚、第４の実施の形態に於いても、図４、図５で示した駆動様式を採用可能なことは言う迄もない。

該第４の実施の形態では、多量の被処理物を処理する大型のロータリキルンに適用可能であり、内筒６の表面積が増大して加熱効率が増大する。

本発明の第１の実施の形態を示す概略断面図である。 第１の実施の形態に於ける内筒支持部を示す拡大図である。 第１の実施の形態に於ける下流部シール装置の部分拡大図である。 第２の実施の形態を示す内筒の下流端部分の断面図である。 第３の実施の形態を示す内筒の下流端部分の断面図である。 第３の実施の形態を示す内筒の下流端の側面図である。 第４の実施の形態を示す概略断面図である。 図７のＡ−Ａ矢視図である。 第４の実施の形態の内筒支持部の拡大斜視図である。 従来のロータリキルンを示す概略断面図である。

符号の説明

２ 炉本体
３ 排出部
５ 外筒
６ 内筒
７ 架台
２１ 支持架台
２２ 内筒支持部
２３ ローラユニット
２４ ローラ
２６ 上流部シール装置
２７ 下流部シール装置
２９ チェーン
３１ 動力受動板
３２ 駆動モータ
３３ フランジ
３４ スプロケット歯
４０ 駆動スプロケット
４２ 空間
４４ 突出端部シール部
４８ 動力伝達軸
５１ 軸シール
５２ 受動ギア
５４ 小内筒
５５ 小円筒支持板
５６ 転動リング

Claims (3)

1. 架台に固定支持された外筒と、該外筒の内部に同心に設けられた内筒と、前記外筒の内面に設けられ前記内筒を回転自在に支持する内筒支持部と、前記外筒の上流端に設けられ前記内筒の上流端部を収納する出口ケーシングと、前記外筒の下流端に設けられ前記内筒の下流端部を収納する入口ケーシングと、前記内筒の下流端に連通される排出部と、
   前記内筒の前記出口ケーシング貫通部及び上流端、前記内筒の前記入口ケーシング貫通部及び下流端をシールする上流部シール装置と、下流部シール装置を具備し、
   各シール装置は前記内筒に固着されたフランジと、該フランジに摺接するシールリングと、前記フランジに対峙する固定側に設けられ前記シールリングを前記フランジに押圧するベローズとを有し、
   前記上流部シール装置、前記下流部シール装置の少なくとも一方の前記フランジに駆動部を連結し、該駆動部により前記フランジに駆動力を伝達して前記内筒を回転する様構成し、前記入口ケーシングより加熱流体を流入させ、前記内筒と前記外筒間の空間を流通させて前記出口ケーシングより排気し、前記内筒を前記駆動部により回転させつつ前記内筒の上流端より被処理物を導入し、処理後の処理物を前記排出部を介して排出する様構成したことを特徴とするロータリキルン。
2. 前記フランジと前記シールリングとの摺動面に潤滑剤を供給する様構成した請求項１のロータリキルン。
3. 前記内筒の前記外筒に収納される部分が該外筒の中心線を中心に回転する複数の小内筒によって構成され、該小内筒は所要箇所に前記中心線と直交する様設けられた小円筒支持板で固定され、該小円筒支持板を介して前記内筒支持部に回転自在に支持された請求項１のロータリキルン。

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