JP5908417B2 - 横型回転乾燥機 - Google Patents

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Description

本発明は横型回転乾燥機に関し、詳しくは、回転乾燥機本体内に配列される多数の加熱管が多数の支持部材によって支持される横型回転乾燥機に関する。
従来、横型回転乾燥機として、例えば図6、図7に示すものが知られている(特許文献1)。
この回転乾燥機100は、円筒状の回転乾燥機本体101を有している。回転乾燥機本体101は、その一端(図示左端)に被乾燥物(例えば湿潤状態の粉体や粒体等)の供給口102を有し、他端(図示右端)に被乾燥物の排出口103を有しており、外周面に設けられた二つのタイヤ104を介して、軸方向に間隔をおいてそれぞれ二つずつ配置された支点ローラ105上に、供給口102側よりも排出口103側が下位となるように傾斜させて回転可能に横置きされている。
回転乾燥機本体101は、二つのタイヤ104間に環状の大歯車106を備えており、これと噛合するピニオン(図示せず)を介して電動機107の駆動力が伝達されることにより所定の速度で回転し、供給口102から内部に受け入れた被乾燥物を、回転乾燥機本体101の内部に軸方向に沿って配置された多数の加熱管108と接触させると共に、被乾燥物を排出口103に向けて移動させることによって連続的に乾燥を行うようになっている。
回転乾燥機本体101の内部に配置された加熱管108は、回転乾燥機本体101の軸芯部を除く内周部分全体に沿って環状に配列され、多数の支持部材によって支持されている。支持部材は扇型の板状部材からなり、回転乾燥機本体101の内面から軸芯部に向けて突出するように設けられており、支持部材109Uのグループと、これら支持部材109Uのグループに対して、回転乾燥機本体101の軸方向に所定の間隔をおき、且つ、周方向に位相をずらせた支持部材109Lのグループとによって構成されている。
ところで、近年の大型化の要請により、回転乾燥機本体101の直径が3600mm以上となるものが現われ、これによって回転乾燥機本体101の回転時の変形に起因すると考えられる疲労亀裂の発生が問題となってきている。すなわち、回転乾燥機本体101内で加熱管108を支持している支持部材109U、109Lの付け根部分(回転乾燥機本体101の内面との溶接部位)や、この付け根部分に対応する回転乾燥機本体101の壁面に疲労亀裂が発生することがあった。これは回転乾燥機本体101の回転時に、回転乾燥機本体101自体の自重や内部の紛体の重量によって、回転乾燥機本体101が下方に撓み、ちょうど楕円が変形しながら回転しているような状態になって歪みが発生し、その歪みによる断面変形が支持部材109U、109Lの溶接部位に応力集中することによって発生するものと考えられる。
回転乾燥機を設計する際、回転乾燥機本体に発生する応力を断面力から求めたとすると、断面力から求めた公称応力が対応する溶接継手の疲労強度等級の疲労限以下であれば疲労亀裂は発生しない。疲労亀裂を発生させないためには、回転乾燥機自体の剛性を上げればよく、回転乾燥機本体の疲労亀裂発生部の周囲に部材を追加して補強すればよいと考えられる。
そこで、従来、この疲労亀裂の問題に対処する技術として、回転乾燥機本体の内周面又は外周面に、支持部材の取付け位置またはその近傍を通るように、周方向全体に亘る補強部材を設け、支持部材の付け根部分を補強することが提案されている(特許文献2)。補強部材を回転乾燥機本体の内周面に設けることは、作業性が悪い上に既設の回転乾燥機には適用できないため、回転乾燥機本体の外周面に補強部材を設けることが好ましいといえる。
図8、図9は回転乾燥機本体の外周面に周方向に亘って補強部材を設けた構成を示している。図6、図7と同一構成の部位には同一の符号を付している。
補強部材は補強リング200からなり、支持部材109U、109Lの取付け位置に対応する回転乾燥機本体101の外周面に、支持部材109U、109Lと同様に溶接(一般には隅肉溶接)されている。図中のaは支持部材109U、109Lの溶接部位、bは補強リング200の溶接部位である。
このように回転乾燥機本体101の周方向に亘って補強リング200を設けることによって支持部材109U、109Lの付け根部分を補強すれば、疲労亀裂発生部近傍の応力値を下げることができ、支持部材109U、109Lの付け根部分への応力集中を低減できるものと考えられた。
特開2009−243721号公報 特開2006−57880号公報
しかし、本発明者らが検討したところ、このように補強リング200を支持部材の取付け位置またはその近傍を通るように溶接すると、回転乾燥機本体101の壁面を挟んで両面のほぼ同位置にそれぞれ溶接を行うことになるため、一方の溶接部位a又はbの溶接時の熱に起因して、他方の溶接部位b又はaに亀裂(割れ)や面外変形が発生し易くなる問題がある。
また、補強効果についても、このような補強リング200を設置しても十分であるとはいえず、長期使用によって疲労亀裂が発生してしまうおそれがあった。疲労亀裂は溶接部位a、bから発生し、多くは溶接部位a、b内に留まるが、最悪の場合、回転乾燥機本体101の壁面を貫通してしまうことがある。
このように亀裂が発生すると、回転乾燥機本体101の強度低下を来すおそれがあるのみならず、内部の粉体の漏出のおそれがある。このため、回転乾燥機本体101に亀裂が発生した場合は、その発生個所を特定し、亀裂が広がらないうちに早期に補修を行う必要がある。
しかしながら、特許文献2に記載のように、回転乾燥機本体101の外周面に補強リング200を設けた場合、支持部材109U、109Lの溶接部位aで壁面を貫通するような亀裂が発生しても、その亀裂が補強リング200で隠れてしまい、確認が困難又は全く不可能となる問題があった。
本発明は、このような従来事情に鑑みてなされたものであり、回転乾燥機本体の疲労亀裂の発生を抑制できると共に、万が一、疲労亀裂が発生してもその確認を可能にし、補修対応が可能な横型回転乾燥機を提供することを課題とする。
本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかになる。
上記課題は以下の発明によって解決される。
(請求項1)
筒状の回転乾燥機本体と、
前記回転乾燥機本体内の軸方向に沿って配設された加熱管と、
前記回転乾燥機本体の内面から軸芯部に向けて突設され、前記加熱管を支持する支持部材とを有し、
前記支持部材が前記回転乾燥機本体の軸方向に沿って間隔をおいて複数設けられており、該回転乾燥機本体の一端から受け入れた被乾燥物を回転しながら前記加熱管の熱によって乾燥させ、他端から排出する横型回転乾燥機において、
前記回転乾燥機本体内の軸方向に沿って隣接する前記支持部材の間で、且つ、該隣接する両支持部材の取付け位置から最も遠い位置に対応する前記回転乾燥機本体の外周面に、該回転乾燥機本体の周方向全体に亘る補強部材を設けたことを特徴とする横型回転乾燥機。
(請求項2)
前記加熱管は、前記回転乾燥機本体内の周方向に複数並設されており、
前記支持部材は、前記回転乾燥機本体内の周方向に沿って間隔をあけて複数配置され、該周方向に沿う複数の支持部材で一つのグループを構成しており、二つのグループが前記回転乾燥機本体の軸方向に僅かにずれていると共に、該回転乾燥機本体の軸方向から見て互いに重複しないように周方向に位相をずらして配置され、該二つのグループによって一つの支持部材の組を構成しており、
前記支持部材の組が、前記回転乾燥機本体の軸方向に沿って間隔をおいて複数設けられていることを特徴とする請求項1記載の横型回転乾燥機。
(請求項3)
前記補強部材における前記回転乾燥機本体の軸方向に沿う幅をWa、前記回転乾燥機本体の軸方向に沿って隣接する前記支持部材間の間隔をWbとしたとき、Wa≦Wb/2であることを特徴とする請求項1又は2記載の横型回転乾燥機。
(請求項4)
前記補強部材は、前記回転乾燥機本体の周方向全体に亘って設けられ、該回転乾燥機方向の軸方向に沿って並設される複数の補強リブと、前記複数の補強リブ間を連結する複数の連結リブとを少なくとも有し、前記複数の補強リブのみが前記回転乾燥機本体と接していることを特徴とする請求項1、2又は3記載の横型回転乾燥機。
(請求項5)
前記支持部材及び前記補強部材は、前記回転乾燥機本体との接触部位においてそれぞれ溶接されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の横型回転乾燥機。
本発明によれば、回転乾燥機本体の疲労亀裂の発生を抑制すると共に、万が一、疲労亀裂が発生してもその確認を可能にし、補修対応が可能な横型回転乾燥機を提供することができる。
本発明に係る横型回転乾燥機の一例を示す側面図 図1中の(ii)−(ii)線に沿う断面図 回転乾燥機本体を図2中の(iii)−(iii)線に沿って切断した状態の断面図の一部分を拡大して示す図 図3中の補強部材を拡大して示す図 補強部材の他の実施形態を示す断面図 従来の横型回転乾燥機を示す側面図 図6の(vii)−(vii)線に沿う断面図 回転乾燥機本体の外周面に従来の補強リングを設けた状態を示し、回転乾燥機本体の軸方向に直交する方向に切断した断面図 回転乾燥機本体の外周面に従来の補強リングを設けた状態を示し、回転乾燥機本体の軸方向に沿って切断した断面図
以下、本発明に係る実施の形態を図面を用いて説明する。
図1は、本発明に係る横型回転乾燥機の一例を示す側面図、図2は、図1中の(ii)−(ii)線に沿う断面図である。
横型回転乾燥機1の主要部を構成している筒状の回転乾燥機本体2は、図6と同様、外周面に設けられた二つのタイヤ3を介して、軸方向に間隔をおいてそれぞれ二つずつ配置された支点ローラ4上に回転可能に載置されている。回転乾燥機本体2の一端(図1中の左端)には、内部に被乾燥物を導入するための供給口5が連設されていると共に、他端(図1中の右端)には、被乾燥物を排出するための排出口6が連設されている。回転乾燥機本体2は支点ローラ4上に、供給口5側よりも排出口6側が僅かに下位となるように傾斜させて横置きされている。
二つのタイヤ3は、回転乾燥機本体2の軸方向に間隔をおいて配置されており、その間に、一方のタイヤ3(ここでは排出口6側に位置するタイヤ3)に近接するように環状の大歯車7が回転乾燥機本体2の全周に亘って設けられている。この大歯車7は、電動機8の駆動によって回転するピニオン(図示せず)と噛み合っており、電動機8の駆動によって回転乾燥機本体2を所定の速度で回転させる。これにより、回転乾燥本体2は、供給口5から受け入れた被乾燥物を回転しながら排出口6に向けて移動させるようになっている。
図2に示すように、回転乾燥機本体2は、その内部に軸方向に亘って延びる多数の加熱管21を備えている。これらの加熱管21は、回転乾燥機本体2内の周方向に沿って複数並設されることで、軸芯部を除く内周部分全体に環状に配列されており、回転乾燥機本体2の端部側から内部に蒸気等の加熱媒体が供給されることによって加熱され、供給口5から受け入れられた被乾燥物と接触することによって該被乾燥物を乾燥させる。ここに示す加熱管21は、回転乾燥機本体2の軸方向と直交する断面で見た場合、直径の異なる二つの円周上に、それぞれ周方向に等間隔で配置されることで、内外二層となるように設けられている。
これら加熱管21は、回転乾燥機本体2内に設けられた多数の支持部材22を貫通することによって、該支持部材22によって支持されている。支持部材22は、回転乾燥機本体2の内面から軸芯部に向けて突設された扇形状の平板からなり、複数枚(ここでは3枚)が回転乾燥機本体2の周方向に沿って等間隔をあけて配置され、回転乾燥機本体2の内周面に対して溶接されている。
ここでは回転乾燥機本体2の周方向に沿って配置される3枚の支持部材22で一つのグループを構成し、回転乾燥機本体2の軸方向に沿う上流側(供給口5側)の3枚の支持部材22Uのグループと、軸方向に沿う下流側(排出口6側)の3枚の支持部材22Lのグループとの二つのグループに僅かにずれて配置されていると共に、二つのグループ同士は、回転乾燥機本体2の軸方向から見た場合、互いに重複しないように、周方向に位相をずらせて配置されている。
すなわち、一方のグループを構成する支持部材22Uは、図2に示すように、回転乾燥機本体2の最上部を基点にして周方向に120°間隔で設けられ、他方のグループを構成する支持部材22Lは、これら支持部材22Uよりも僅かに軸方向にずれ、且つ、回転乾燥機本体2の最下部を基点にして周方向に120°間隔で設けられている。
更に、これら二つのグループを構成する3枚ずつ計6枚の支持部材22U、22Lによって、回転乾燥機本体2内における一つの支持部材の組220が構成され、この支持部材の組220が回転乾燥機本体2の軸方向に沿って所定の間隔をおいて複数組配設されている。
これによって、回転乾燥機本体2の内部を軸方向から見た場合、回転乾燥機本体2内の周方向に沿って並設される全ての加熱管21は、該回転乾燥機本体2内の周方向全体に亘って配設される計6枚の支持部材22U、22Lで構成される支持部材の組220によって、回転乾燥機本体2の軸方向に亘って支持されている。
各支持部材22の形状は、図示する扇形状のものに限るものではなく、例えば、蒲鉾形などの他の形状であってもよい。しかし、取り扱い性や加熱管21の配置具合などを考慮すると、図示する扇形状が好ましい。また、1つの支持部材22で支持される加熱管21の数も特に限定されない。
補強部材9は回転乾燥機本体2の外周面に設けられている。この補強部材9は、それぞれ回転乾燥機本体2の周方向全体に亘り、且つ、軸方向に沿って間隔をおいて複数設けられている。各補強部材9は同一構成であるため、そのうちの一つの補強部材9について説明する。
図3は、回転乾燥機本体2を図2中の(iii)−(iii)線に沿って切断した状態の断面図の一部分を拡大して示しており、図4は、図3中の補強部材9を拡大して示す図である。なお、これらの図において加熱管21は図示を省略している。
補強部材9は2枚の平板状リングからなる一対の補強リブ91、91と、これら補強リブ91、91間をつなぐように設けられる複数の連結リブ92と、補強リブ91、91間のスペースを被蓋するように設けられる帯状リング部材93とによって構成されている。これら補強リブ91、連結リブ92、帯状リング部材93は、いずれも回転乾燥機本体2と同一材質の金属板によって形成されている。
一対の補強リブ91、91は、それぞれ回転乾燥機本体2の外周面に対して垂直に立設され、回転乾燥機本体2の周方向全体に亘って平行に並設されている。各補強リブ91、91は回転乾燥機本体2の外周面に対して溶接されている。図3中の符号cは、その溶接部位を示している。
連結リブ92は平板からなり、回転乾燥機本体2の軸方向に沿い、且つ、回転乾燥機本体2の中心軸から放射状に配置されて、一対の補強リブ91、91の間を連結している。ここでは8枚の連結リブ91が、回転乾燥機本体2の周方向に沿って等間隔となるように配置されているが、その枚数は特に限定されず、回転乾燥機本体2の直径に応じて適宜決定される。各連結リブ92は、その両端で補強リブ91、91の対向する面に対してそれぞれ溶接されているが、回転乾燥機本体2の外周面及び帯状リング部材93とは接しておらず、これらとの間には間隔があけられている。
帯状リング部材93は、回転乾燥機本体2の周方向全体に亘って、補強リブ91、91間のスペースを被蓋するように、一対の補強リブ91、91の上端に溶接されている。
このように構成される補強部材9は、回転乾燥機本体2の外周面において、その内周面に設けられている支持部材22U、22Lの取付け位置から離れた位置に設けられている。詳細には、図3に示すように、補強部材9は回転乾燥機本体2の内周面に軸方向に隣接して設けられている二つの支持部材の組220と220との間に配置されており、且つ、これら隣接する両支持部材の組220、220の取付け位置から最も遠い位置、すなわち支持部材の組220と220との中間位置に対応する回転乾燥機本体2の外周面に設けられている。
このため、回転乾燥機本体2において、全ての支持部材の組220の取付け位置に対応するその外周面側には補強部材9も含めて何も存在していない。従って、各支持部材22U、22Lの溶接部位aに対応するその外周面側を直接目視確認することが可能となり、支持部材22Uと支持部材22Lの各々の溶接部位aに、回転乾燥機本体2の壁面を貫通するような亀裂が発生したとしても、その目視確認が可能である。
しかも、複数の補強部材9によって、回転乾燥機本体2の回転時の断面変形は抑制されるため、回転乾燥機本体2の内周面における支持部材22Uと支持部材22Lの各々の付け根部分に応力集中することによる疲労亀裂の発生も抑制できる。
更に、本実施形態に示す補強部材9は、回転乾燥機本体2の外周面に対して垂直に立設される一対の補強リブ91、91の間を複数の連結リブ92によって連結した構造を有しているため、図8に示した従来技術のように、単なるリング状の補強リング200を設ける場合に比べて、補強部材9自体を剛体とすることができる。従って、回転乾燥機本体2の回転時に発生する断面変形を抑制する効果が高く、隣接する支持部材の組220と220との間に配置しても、支持部材22Uと支持部材22Lの各々の付け根部分の応力集中を効果的に抑制することができる。
本発明者の実験によると、隣接する支持部材の組220、220間に対応する回転乾燥機本体2の外周面に本実施形態に示す補強部材9を設けた場合、図8に示すように、各支持部材22U、22Lの取付け位置に対応する回転乾燥機本体2の外周面に補強リングをそれぞれ設ける場合に比較して、断面2次モーメントに何ら遜色は見られず、支持部材22Uと支持部材22Lの各々の付け根部分への応力集中が低減されることが確認された。
ここで、回転乾燥機本体2を軸方向に沿って切断した断面で見た場合、一つの支持部材の組220における支持部材22Uのグループの取付け位置と支持部材22Lのグループの取付け位置は、図3に示すように、回転乾燥機本体2の軸方向に僅かにずれている。この場合における支持部材の取付け位置とは、同図に示されるように、一つの支持部材の組220における支持部材22Uのグループの取付け位置と支持部材22Lのグループの取付け位置との中間位置MLのことである。また、補強部材9の取付け位置は、同図に示されるように、補強部材9の幅方向(回転乾燥機本体2の軸方向)の中心Oを基準とする。
補強部材23は、回転乾燥機本体2の軸方向に沿って支持部材の組220が隣接している箇所においては、上記したように、これら隣接する支持部材の組220、220の中間位置に配設されるが、回転乾燥機本体2の最も端部側に位置する支持部材の組220に対しては、この支持部材の組220の取付け位置より更に端部側にも配設することに何ら制限はない。
補強部材9における回転乾燥機本体2の軸方向に沿う幅Waは、小さすぎると個々の補強部材9による回転乾燥機本体2の回転時の断面変形を抑制する効果に乏しくなり、また大きすぎると、それに伴って補強リブ91、91の間隔も大きくなるため、やはり個々の補強部材9による回転乾燥機本体2の回転時の断面変形を抑制する効果が乏しくなる。
より好ましい幅Waは、回転乾燥機本体2の軸方向に沿って隣接する支持部材22間の間隔Wbの半分以下、すなわちWa≦Wb/2の関係を満たすことである。この関係を満たすことで、個々の補強部材9は、回転乾燥機本体2の回転時の断面変形をより効果的に抑制することができる。この間隔Wbは、図3示す例では、一つの支持部材の組220における支持部材22Uのグループの取付け位置と支持部材22Lのグループの取付け位置との中間位置MLの間隔のことである。但し、支持部材の組220において一方の支持部材220U又は22Lのグループは、回転乾燥機本体2の軸方向から見た場合、これと隣接する支持部材の組220においても、何れか一方の支持部材220U又は22Lとしか重複しないため、回転乾燥機本体2の軸方向に沿って隣接する二つの支持部材22U又は22L間の間隔と実質的に同義である。
なお、補強部材9の幅Waは、詳細には図4に示すように、回転乾燥機本体2の外周面に対して溶接されている一対の補強リブ91、91のそれぞれの板厚の中心間の距離である。
以上説明した補強部材9は、一対の補強リブ91、91と複数の連結リブ92と帯状リング部材93とによって構成したが、図5に示すように帯状リング部材93を設けないものとすることもできる。この場合、一対の補強リブ91、91間のスペースが開放状態となるため、このスペース内の目視確認も可能となり、万が一、このスペース内に亀裂が発生しても、その確認が可能である。
また、補強部材9の補強リブ91の枚数は2枚(一対)とするものに限らず、図示しないが、回転乾燥機本体2の軸方向に隣接する支持部材22、22の間隔WBとの関係で幅Waが大きくなりすぎず、好ましくは上記のWa≦Wb/2の関係を満たすものであれば、3枚以上並設し、それら3枚以上の補強リブ91間を、回転乾燥機本体2の周方向に亘って複数の連結リブ92で連結するようにしてもよい。この場合、各補強リブ91を回転乾燥機本体2の外周面に溶接することを考慮して、図5と同様に帯状リング部材93は設けない方がよい。
更に、補給部材9における連結リブ92は、以上説明した平板状(断面I型)のものに限らず、図示しないが、例えば断面L型、断面H型、断面O型等のものであってもよい。
い。
また、支持部材22は、内部に受け入れた被乾燥物の滞留が起きないものであれば、以上説明したように回転乾燥機本体2の周方向全体を複数に分割して加熱管21を支持するものに限らない。
1:横型回転乾燥機
2:回転乾燥機本体
21:加熱管
22、22U、22L:支持部材
220:支持部材の組
3:タイヤ
4:支点ローラ
5:供給口
6:排出口
7:大歯車
8:電動機
9:補強部材
91:補強リブ
92:連結リブ
93:帯状リング部材
a:支持部材の溶接部位
c:補強リブの溶接部位

Claims (5)

  1. 筒状の回転乾燥機本体と、
    前記回転乾燥機本体内の軸方向に沿って延びるように配設された加熱管と、
    前記回転乾燥機本体の内面から軸芯部に向けて突設され、前記加熱管を支持する支持部材とを有し、
    前記支持部材が前記回転乾燥機本体の軸方向に沿って間隔をおいて複数設けられており、該回転乾燥機本体の一端から受け入れた被乾燥物を回転しながら前記加熱管の熱によって乾燥させ、他端から排出する横型回転乾燥機において、
    前記回転乾燥機本体内の軸方向に沿って隣接する前記支持部材の間で、且つ、該隣接する両支持部材の取付け位置から最も遠い位置に対応する前記回転乾燥機本体の外周面に、該回転乾燥機本体の周方向全体に亘る補強部材を設けたことを特徴とする横型回転乾燥機。
  2. 前記加熱管は、前記回転乾燥機本体内の周方向に複数並設されており、
    前記支持部材は、前記回転乾燥機本体内の周方向に沿って間隔をあけて複数配置され、該周方向に沿う複数の支持部材で一つのグループを構成しており、二つのグループが前記回転乾燥機本体の軸方向に僅かにずれていると共に、該回転乾燥機本体の軸方向から見て互いに重複しないように周方向に位相をずらして配置され、該二つのグループによって一つの支持部材の組を構成しており、
    前記支持部材の組が、前記回転乾燥機本体の軸方向に沿って間隔をおいて複数設けられていることを特徴とする請求項1記載の横型回転乾燥機。
  3. 前記補強部材における前記回転乾燥機本体の軸方向に沿う幅をWa、前記回転乾燥機本体の軸方向に沿って隣接する前記支持部材間の間隔をWbとしたとき、Wa≦Wb/2であることを特徴とする請求項1又は2記載の横型回転乾燥機。
  4. 前記補強部材は、前記回転乾燥機本体の周方向全体に亘って設けられ、該回転乾燥機方向の軸方向に沿って並設される複数の補強リブと、前記複数の補強リブ間を連結する複数の連結リブとを少なくとも有し、前記複数の補強リブのみが前記回転乾燥機本体と接していることを特徴とする請求項1、2又は3記載の横型回転乾燥機。
  5. 前記支持部材及び前記補強部材は、前記回転乾燥機本体との接触部位においてそれぞれ溶接されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の横型回転乾燥機。
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