JP5997548B2 - ロータリーキルンのシール構造およびロータリーキルン - Google Patents

Description

本発明は、被処理物を周方向に揺動させながら軸方向に搬送するロータリーキルンのシール構造およびロータリーキルンに関する。

特許文献１には、ロータリーキルンのシール構造が開示されている。図１５に、同文献記載のロータリーキルンの排出筒付近の軸方向断面図を示す。図１５に示すように、ロータリーキルン１００は、レトルト１０１と、排出筒１０２と、フレキシブルチューブ１０３と、保持板１０４と、シール材１０５、１０６と、受けころ１０７と、を備えている。

レトルト１０１の後端には、フランジ１０１ａが形成されている。フランジ１０１ａの後面には、シール材１０６が埋設されている。レトルト１０１は、受けころ１０７の上面に載置されている。レトルト１０１は、自身の軸周りに回転可能である。一方、排出筒１０２、フレキシブルチューブ１０３、保持板１０４、シール材１０５は、レトルト１０１に対して独立している。これらの部材は、架台（図略）に固定されている。

図１５に太線で示すように、固定側のシール材１０５の内周面と、可動側のフランジ１０１ａの外周面と、の間には、軸方向のガス通過を禁止する軸方向シール界面Ｓａが配置されている。また、固定側の保持板１０４の前面と、可動側のシール材１０６の後面と、の間には、径方向のガス通過を禁止する径方向シール界面Ｓｂが配置されている。

このように、同文献記載のロータリーキルン１００には、軸方向シール界面Ｓａと、径方向シール界面Ｓｂと、が配置されている。このため、レトルト１０１の内部の雰囲気ガスが、ロータリーキルン１００の外部に漏出するのを抑制することができる。

特開２００３−２１４６１号公報

同文献記載のロータリーキルン１００によると、フレキシブルチューブ１０３が、保持板１０４と、排出筒１０２と、の間に介装されている。このため、保持板１０４と、排出筒１０２と、の間の相対的な位置ずれ、延いては保持板１０４と、レトルト１０１と、の間の相対的な位置ずれを吸収することができる。したがって、軸方向シール界面Ｓａおよび径方向シール界面Ｓｂのシール性を確保することできる。

しかしながら、フレキシブルチューブ１０３を配置すると、フレキシブルチューブ１０３の軸方向長さの分だけ、ロータリーキルン１００の軸方向全長が長くなってしまう。このため、ロータリーキルン１００の設置スペースが大きくなってしまう。

また、保持板１０４およびレトルト１０１には、上下方向に重力が作用する。このため、特に軸方向シール界面Ｓａにおいては、シール材１０５の内周面と、フランジ１０１ａの外周面と、の間の摩擦力が、全周的にばらつきやすい。したがって、シール材１０５が偏摩耗しやすい。よって、シール性が低下しやすい。

また、同文献記載のロータリーキルン１００のシール材１０５として一般的に用いられている汎用のシリコンリングパッキンの直径は最大でΦ＝７００ｍｍ程度である。このため、レトルト１０１と軸方向シール界面Ｓａとの間の間隔が、不可避的に狭くなってしまう。したがって、レトルト１０１からの伝熱により、シール材１０５が劣化しやすい。

本発明のロータリーキルンのシール構造およびロータリーキルンは、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、ロータリーキルンの設置スペースを小さくすることができ、シール性が低下しにくいロータリーキルンのシール構造およびロータリーキルンを提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決するため、本発明のロータリーキルンのシール構造は、略水平に配置され、自身の軸周りに回転可能であって、軸方向に流動する被処理物に対して熱処理を施す熱処理室を内部に有する回転筒部を備えるロータリーキルンのシール構造であって、前記回転筒部の外周面に配置される内輪部と、該内輪部の径方向外側に配置される外輪部と、該内輪部と該外輪部とを径方向に連結し、該内輪部に取り付けられる内側取付部と、該外輪部に取り付けられる外側取付部と、該内側取付部と該外側取付部との間に配置され自身が変形することにより該内輪部と該外輪部との間の相対的な位置ずれを吸収可能な蛇腹部と、を有する径方向連結部と、を有する回転フランジ部と、該回転筒部の径方向外側に該回転筒部から独立して配置され、該回転フランジ部の該外輪部が軸方向から摺接する固定フランジ部と、を備え、該外輪部と該固定フランジ部との間に、径方向のガス通過を抑制する径方向シール界面を形成することを特徴とする。ここで、「回転筒部から独立して配置され」とは、回転筒部に固定されていないことをいう。すなわち、回転筒部と共に回転しないことをいう。

本発明のロータリーキルンのシール構造は、回転フランジ部と、固定フランジ部と、を備えている。回転フランジ部は、内輪部と、外輪部と、径方向連結部と、を備えている。径方向連結部は、内側取付部と、外側取付部と、蛇腹部と、を備えている。径方向シール界面は、外輪部つまり回転フランジ部と、固定フランジ部と、の間に形成されている。

回転フランジ部は、回転筒部と共に回転する。一方、固定フランジ部は、回転筒部から独立している。このため、回転フランジ部と、固定フランジ部と、の間には、相対的な位置ずれが発生しやすい。したがって、シール性が低下しやすい。

この点、本発明のロータリーキルンのシール構造（以下、適宜、「シール構造」と略称する。）の回転フランジ部の径方向連結部は、変形可能な蛇腹部を備えている。このため、回転フランジ部と固定フランジ部との間に相対的な位置ずれが発生した場合、蛇腹部は、自身が変形することにより、当該位置ずれを吸収することができる。したがって、シール性の低下を抑制することができる。

また、回転筒部の軸方向は、略水平方向である。このため、径方向シール界面は、略垂直方向に延在している。したがって、径方向シール界面には、重力が作用しにくい。すなわち、径方向シール界面には、回転フランジ部、固定フランジ部の自重が作用しにくい。よって、回転フランジ部と固定フランジ部との摺接により、回転フランジ部、固定フランジ部が摩耗しにくい。

また、蛇腹部は、軸方向ではなく、径方向に延在している。このため、蛇腹部つまり径方向連結部の軸方向長さを短くすることができる。したがって、ロータリーキルンの軸方向全長を短くすることができる。よって、本発明のシール構造によると、ロータリーキルンの設置スペースを小さくすることができる。また、ロータリーキルンの軸方向全長を短くすることができる分だけ、熱処理室と径方向シール界面との間の間隔を、広くすることができる。このため、径方向シール界面が、熱処理室からの伝熱の影響を受けにくい。

また、本発明のロータリーキルンのシール構造によると、図１５に示すレトルト１０１と軸方向シール界面Ｓａとの間の間隔と比較して、回転筒部と径方向シール界面との間の間隔を、広くすることができる。このため、径方向シール界面が、回転筒部からの伝熱の影響を受けにくい。

（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記蛇腹部は、径方向に交互に配置される、環状凹部と、環状凸部と、を有する構成とする方がよい。本構成によると、環状凹部と環状凸部とが、年輪状に配置されている。このため、蛇腹部があらゆる方向に変形しやすい。したがって、多種多様な位置ずれに、蛇腹部の変形が追従することができる。

（２−１）好ましくは、上記（２）の構成において、前記蛇腹部の軸方向断面は、径方向に進行する正弦波状を呈している構成とする方がよい。本構成によると、蛇腹部が波線状（曲線状）を呈している。このため、蛇腹部に、鋭角の角部が存在しない。したがって、蛇腹部の特定部分に局所的に荷重が集中しにくい。

（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記回転筒部の軸方向両端のうち少なくとも一方には、開口部が配置され、該回転筒部の軸方向外側に該回転筒部から独立して配置され、該開口部を覆うエンド部材と、該回転筒部の径方向外側に該回転筒部から独立して配置され、該エンド部材と前記固定フランジ部とを連結する連結筒と、を有するカバー部を備える構成とする方がよい。本構成によると、回転筒部の開口部を外側から袋状に覆うことができる。

（４）好ましくは、上記（１）ないし（３）のいずれかの構成において、前記内輪部に揺動可能に取り付けられる内側可動取付部と、前記外輪部に揺動可能に取り付けられる外側可動取付部と、該内側可動取付部と該外側可動取付部との間に配置され前記蛇腹部よりも剛性が高い梁部と、を有するアーム部材を備え、該アーム部材は、前記回転筒部の軸周りに、等角度ごとに、少なくとも三つ配置されている構成とする方がよい。

本構成によると、少なくとも三つのアーム部材を介して、内輪部と外輪部とが連結されている。このため、内輪部と外輪部との間の相対的な位置ずれ量を、規制することができる。すなわち、位置ずれ量を、蛇腹部の変形許容量以内に調整することができる。したがって、位置ずれに、蛇腹部の変形が追従しやすくなる。

（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記径方向連結部は、金属製である構成とする方がよい。本構成によると、回転筒部からの伝熱により、径方向連結部が劣化しにくい。

（６）また、上記課題を解決するため、本発明のロータリーキルンは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成のロータリーキルンのシール構造を備えることを特徴とする。本発明のロータリーキルンによると、シール構造のシール性の低下を抑制することができる。また、シール構造の回転フランジ部、固定フランジ部が摩耗しにくい。また、ロータリーキルンの設置スペースを小さくすることができる。

本発明によると、ロータリーキルンの設置スペースを小さくすることができ、シール性が低下しにくいロータリーキルンのシール構造およびロータリーキルンを提供することができる。

本発明のロータリーキルンの一実施形態となるロータリーキルンの軸方向断面図である。 図１の枠ＩＩ内の拡大図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図である。 図２の枠ＩＶ内の分解斜視図である。 ディスク取付輪とボルト取付輪との分解斜視図である。 回転フランジ部の分解斜視図である。 固定フランジ部の分解斜視図である。 図２の枠ＶＩＩＩ内の拡大図である。 図８の枠ＩＸ内の拡大図である。 同ロータリーキルンの、固定フランジ部に対して回転筒部が下側にずれた場合の、軸方向拡大断面図である。 同ロータリーキルンの、固定フランジ部に対して回転筒部が前側にずれた場合の、軸方向拡大断面図である。 同ロータリーキルンの、固定フランジ部に対して回転筒部が傾動した場合の、軸方向拡大断面図である。 その他の実施形態（その１）のロータリーキルンの軸方向拡大断面図である。 その他の実施形態（その２）のロータリーキルンの軸方向拡大断面図である。 従来のロータリーキルンの排出筒付近の軸方向断面図である。

以下、本発明のロータリーキルンの実施の形態について説明する。

＜ロータリーキルンの構成＞
まず、本実施形態のロータリーキルンの構成について説明する。図１に、本実施形態のロータリーキルンの軸方向断面図を示す。図１に示すように、本実施形態のロータリーキルン１は、回転筒部２と、供給装置３と、前後一対のシール構造４と、加熱装置５と、前後一対のタイヤ受け装置６０と、前後一対の筒間シール部材６１と、を備えている。

［回転筒部２］
回転筒部２は、外筒２０と、内筒２１と、を備えている。回転筒部２は、前後方向（軸方向）に延在している。回転筒部２は、略水平に配置されている。詳しくは、回転筒部２は、前側（上流側）から後側（下流側）に向かって、若干下側に傾斜している。

外筒２０は、ステンレス鋼製であって、前後方向に延びる円筒状を呈している。外筒２０の外周面には、前後一対のタイヤ２００が環装されている。内筒２１は、カーボン製であって、前後方向に延びる円筒状を呈している。内筒２１の内部には、熱処理室２１０が区画されている。また、内筒２１の内部には、雰囲気ガスが供給されている。図１に矢印で示すように、被処理物Ｗは、熱処理室２１０を、前側から後側に向かって流動する。

［タイヤ受け装置６０］
前後一対のタイヤ受け装置６０は、架台（図略）に固定されている。前後一対のタイヤ受け装置６０は、各々、左右一対の受けころ６００を備えている。前側のタイヤ受け装置６０には、回転筒部２の前側のタイヤ２００が載置されている。後側のタイヤ受け装置６０には、回転筒部２の後側のタイヤ２００が載置されている。このため、回転筒部２は、前後一対のタイヤ受け装置６０上を、自身の中心軸Ａ１周りに回転可能である。

［加熱装置５］
加熱装置５は、外壁５０と、断熱壁５１と、多数のヒータ５２と、を備えている。外壁５０は、ステンレス鋼製であって、直方体箱状を呈している。断熱壁５１は、多数の耐火煉瓦が組み合わされて形成されている。断熱壁５１は、外壁５０の内面に固定されている。断熱壁５１の内部には、多数のヒータ５２が挿入されている。多数のヒータ５２は、回転筒部２の熱処理室２１０を、外側から加熱している。

［供給装置３］
供給装置３は、供給ホッパー３０と、スクリューフィーダー３１と、を備えている。供給装置３は、架台に固定されている。供給装置３は、回転筒部２の前側に配置されている。スクリューフィーダー３１は、回転筒部２の前側の開口部２ｆに、挿入されている。供給ホッパー３０は、スクリューフィーダー３１の上側に配置されている。被処理物Ｗは、スクリューフィーダー３１を介して、供給ホッパー３０から回転筒部２に供給される。

［シール構造４］
前後一対のシール構造４は、回転筒部２の前後両側の開口部２ｆ、２ｒを封止している。前後一対のシール構造４の構成は略同じである。すなわち、両者の相違点は、後述するように、前側のシール構造４が端板４２０を備えているのに対して、後側のシール構造４が排出筒４３０を備えている点である。また、前後一対のシール構造４の配置は前後対称である。ここでは、前後一対のシール構造４を代表して、後側のシール構造４について説明する。

図２に、図１の枠ＩＩ内の拡大図を示す。図３に、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ方向断面図を示す。図４に、図２の枠ＩＶ内の分解斜視図を示す。図５に、ディスク取付輪とボルト取付輪との分解斜視図を示す。図６に、回転フランジ部の分解斜視図を示す。図７に、固定フランジ部の分解斜視図を示す。図８に、図２の枠ＶＩＩＩ内の拡大図を示す。

図２〜図８に示すように、後側のシール構造４は、回転フランジ部４０と、固定フランジ部４１と、カバー部４３と、ディスク取付輪４４と、六つのディスク４５と、六つのディスク引張部４６と、四つのアーム部材４７と、ボルト取付輪４８と、を備えている。なお、図１に示す前側のシール構造４には、カバー部４３の代わりに、カバー部４２が配置されている。

（回転フランジ部４０）
図６に示すように、回転フランジ部４０は、内輪部４００と、外輪部４０１と、径方向連結部４０２と、を備えている。

内輪部４００は、前輪４００ｆと、後輪４００ｒと、を備えている。前輪４００ｆは、ステンレス鋼製であって、リング状を呈している。前輪４００ｆは、外筒２０の外周面に固定されている。後輪４００ｒは、ステンレス鋼製であって、リング状を呈している。後輪４００ｒは、外筒２０の径方向外側に環装されている。図８に示すように、後輪４００ｒは、前輪４００ｆの後側に配置されている。

図６に示すように、外輪部４０１は、前輪４０１ｆと、後輪４０１ｒと、を備えている。前輪４０１ｆは、ステンレス鋼製であって、リング状を呈している。前輪４０１ｆは、前輪４００ｆの径方向外側に配置されている。後輪４０１ｒは、ステンレス鋼製であって、リング状を呈している。後輪４０１ｒは、後輪４００ｒの径方向外側に環装されている。図８に示すように、後輪４０１ｒは、前輪４０１ｆの後側に配置されている。

図６に示すように、径方向連結部４０２は、ステンレス鋼製であって、リング状を呈している。径方向連結部４０２は、ステンレス鋼板を、プレス加工することにより、形成されている。径方向連結部４０２は、内側取付部４０２ａと、外側取付部４０２ｂと、蛇腹部４０２ｃと、貫通孔４０２ｄと、を備えている。

図８に示すように、貫通孔４０２ｄには、外筒２０が挿通されている。内側取付部４０２ａは、貫通孔４０２ｄの周縁に、リング状に配置されている。図９に、図８の枠ＩＸ内の拡大図を示す。図９に示すように、内側取付部４０２ａは、内輪部４００に固定されている。すなわち、内側取付部４０２ａは、前輪４００ｆと後輪４００ｒとの間に、図８に示すボルト９０とナット９１とにより、挟持、固定されている。

外側取付部４０２ｂは、内側取付部４０２ａの径方向外側に、リング状に配置されている。図９に示すように、外側取付部４０２ｂは、外輪部４０１に固定されている。すなわち、外側取付部４０２ｂは、前輪４０１ｆと後輪４０１ｒとの間に、図８に示すボルト９２とナット９３とにより、挟持、固定されている。

図９に示すように、蛇腹部４０２ｃは、内側取付部４０２ａと外側取付部４０２ｂとの間に、リング状に配置されている。蛇腹部４０２ｃは、四つの環状凹部４０２ｃａと、四つの環状凸部４０２ｃｂと、を備えている。前側から見て、環状凹部４０２ｃａは、後側に凹んでいる。また、前側から見て、環状凸部４０２ｃｂは、前側に突出している。環状凹部４０２ｃａ、環状凸部４０２ｃｂは、各々、リング状に連なっている。四つの環状凹部４０２ｃａと四つの環状凸部４０２ｃｂとは、貫通孔４０２ｄを中心に、同心円状に交互に並んでいる。

（アーム部材４７）
図３、図６に示すように、四つのアーム部材４７は、各々、ステンレス鋼製であって、細板状を呈している。アーム部材４７は、内側可動取付部４７０と、外側可動取付部４７１と、梁部４７２と、を備えている。

図８に示すように、外側可動取付部４７１は、外輪部４０１の前輪４０１ｆの前側に配置されている。外側可動取付部４７１は、ボルト９２の軸周りに揺動可能である。ナット９３と後輪４０１ｒとの間には、隙間Ｃ１が確保されている。このため、外側可動取付部４７１は、前輪４０１ｆに対して、隙間Ｃ１分だけ軸方向に移動可能である。

内側可動取付部４７０は、内輪部４００の前輪４００ｆの前側に配置されている。内側可動取付部４７０は、ボルト９０の軸周りに揺動可能である。外側可動取付部４７１と同様に、内側可動取付部４７０は、前輪４００ｆに対して、所定の隙間分だけ軸方向に移動可能である。

このように、外側可動取付部４７１、内側可動取付部４７０は、外輪部４０１と内輪部４００との間に、緩く取り付けられている。このため、後述するように、固定フランジ部４１に対して回転筒部２がずれている場合であっても、当該ずれ量を吸収して、外輪部４０１と内輪部４００とを連結することができる。図６に示すように、梁部４７２は、内側可動取付部４７０と外側可動取付部４７１との間に配置されている。

図３に示すように、四つのアーム部材４７は、貫通孔４０２ｄを中心に、９０°ごとに離間して配置されている。ここで、内側可動取付部４７０の周方向位置に対して、外側可動取付部４７１の周方向位置は、反時計回り方向にずれている。このため、四つのアーム部材４７は、全体として渦状に配置されている。

四つのアーム部材４７は、後述する蛇腹部４０２ｃよりも剛性が高い。このため、アーム部材４７は、蛇腹部４０２ｃよりも、変形しにくい。四つのアーム部材４７は、外輪部４０１に対する内輪部４００の位置、つまり外輪部４０１に対する回転筒部２の位置を、後述する蛇腹部４０２ｃの位置ずれ吸収量を残した状態で、大まかに決定している。すなわち、四つのアーム部材４７は、固定フランジ部４１に対する回転筒部２の位置の粗調整を、蛇腹部４０２ｃは、固定フランジ部４１に対する回転筒部２の位置の微調整を、行っている。

（固定フランジ部４１）
図２、図７に示すように、固定フランジ部４１は、回転フランジ部４０の外輪部４０１の後側に配置されている。固定フランジ部４１は、回転筒部２に対して、独立している。固定フランジ部４１は、フランジ本体４１０と、小径シールリング４１１と、大径シールリング４１２と、を備えている。フランジ本体４１０は、ステンレス鋼製であって、リング状を呈している。

小径シールリング４１１、大径シールリング４１２は、各々、カーボンシート製である。具体的には、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２は、各々、巻回されたカーボンシートをリング状に加工したものである。巻回されたカーボンシート製のリングの軸方向と、中心軸Ａ１の方向と、は一致している。すなわち、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２の内外周面は、各々、巻回されたカーボンシート製のリングの内外周面に対応する。小径シールリング４１１、大径シールリング４１２の前後両面は、各々、巻回されたカーボンシート製のリングの軸方向両端面に対応する。

カーボンシートの巻回径を大きくすれば、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２の径を大きくすることができる。反対に、カーボンシートの巻回径を小さくすれば、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２の径を小さくすることができる。小径シールリング４１１、大径シールリング４１２は、自己潤滑性を有している。このため、グリースは不要である。

小径シールリング４１１、大径シールリング４１２は、フランジ本体４１０の前面に、同心円状に固定されている。小径シールリング４１１の前面、大径シールリング４１２の前面は、前輪４０１ｆの後面に、相対的に摺接している。すなわち、図２に太線で示すように、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２と、前輪４０１ｆと、の間には、径方向シール界面ＳＢが形成されている。径方向シール界面ＳＢは、径方向に延在している。また、径方向シール界面ＳＢは、小径シールリング４１１および大径シールリング４１２と前輪４０１ｆとの間に、全周的に配置されている。径方向シール界面ＳＢは、雰囲気ガスＧが、回転フランジ部４０と固定フランジ部４１との間から、漏出するのを抑制している。

（カバー部４３）
図２に示すように、カバー部４３は、排出筒４３０と、連結筒４３１と、を備えている。排出筒４３０は、本発明の「エンド部材」の概念に含まれる。カバー部４３は、架台に固定されている。すなわち、カバー部４３は、回転筒部２に対して、独立している。

連結筒４３１は、ステンレス鋼製であって、前側から後側に向かって縮径する、段付き円筒状を呈している。連結筒４３１は、回転筒部２の後端を、径方向外側から覆っている。連結筒４３１の前側の開口部は、固定フランジ部４１のフランジ本体４１０の後面に固定されている。

排出筒４３０は、ステンレス鋼製であって、上下方向に延びる筒状を呈している。排出筒４３０は、回転筒部２の後側の開口部２ｒを、後側（軸方向外側）から覆っている。排出筒４３０は、連結筒４３１の後端の開口部に連なっている。排出筒４３０の内部には、バルブ９５を介して、雰囲気ガスが供給可能である。排出筒４３０の下端の開口部からは、ロータリーバルブ９６を介して、被処理物Ｗを排出可能である。

（ボルト取付輪４８、ディスク引張部４６）
図２〜図５に示すように、ボルト取付輪４８は、ステンレス鋼製であって、リング状を呈している。ボルト取付輪４８は、外輪部４０１の前輪４０１ｆの径方向外側に配置されている。

図２〜図５、図７に示すように、六つのディスク引張部４６は、各々、ボルト４６０と、ナット４６１と、スプリング座４６２と、コイルスプリング４６３と、を備えている。

ボルト４６０は、ボルト取付輪４８と、固定フランジ部４１のフランジ本体４１０と、を前後方向に貫通している。図３に示すように、六つのボルト４６０は、６０°ずつ離間して配置されている。

ナット４６１は、ボルト４６０の後端に螺着されている。スプリング座４６２は、ボルト４６０に環装されている。また、スプリング座４６２は、ナット４６１の前側に配置されている。コイルスプリング４６３は、ボルト４６０に環装されている。また、コイルスプリング４６３は、フランジ本体４１０の後面と、スプリング座４６２の前面と、の間に介装されている。コイルスプリング４６３は、前後方向に圧縮された状態で配置されている。このため、コイルスプリング４６３には、伸張方向の付勢力が蓄積されている。当該付勢力により、ボルト取付輪４８は、後側（フランジ本体４１０に接近する側）に引っ張られている。

（ディスク取付輪４４、ディスク４５）
図２〜図５に示すように、ディスク取付輪４４は、ステンレス鋼製であって、短軸円筒状を呈している。ディスク取付輪４４は、ボルト取付輪４８の径方向外側かつ前側に、連なっている。

六つのディスク４５は、各々、シャフト４５０と、ディスク本体４５１と、二つのナット４５２と、を備えている。シャフト４５０は、ステンレス鋼製であって、丸棒状を呈している。シャフト４５０は、ディスク取付輪４４を、径方向に貫通している。図３に示すように、六つのシャフト４５０は、６０°ずつ離間して配置されている。二つのナット４５２は、シャフト４５０を、ディスク取付輪４４に固定している。ディスク本体４５１は、ステンレス鋼製であって、円板状を呈している。ディスク本体４５１は、シャフト４５０の径方向内側の端部に配置されている。ディスク本体４５１は、シャフト４５０に対して、回転可能である。ディスク４５には、ディスク取付輪４４を介して、ボルト取付輪４８から、コイルスプリング４６３の付勢力が伝達される。このため、ディスク本体４５１は、回転フランジ部４０の外輪部４０１の前輪４０１ｆを、前側から押圧している。当該押圧力により、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２は、前輪４０１ｆの後面に圧接している。

（前側のシール構造４のカバー部４２）
前述したように、前後一対のシール構造４の相違点は、前側のシール構造４が端板４２０を備えているのに対して、後側のシール構造４が排出筒４３０を備えている点である。すなわち、図１に示すように、前側のシール構造４のカバー部４２は、端板４２０と、連結筒４２１と、を備えている。端板４２０は、本発明の「エンド部材」の概念に含まれる。端板４２０は、ステンレス鋼製であって、円板状を呈している。端板４２０の中央には、スクリューフィーダー３１が挿通されている。

［筒間シール部材６１］
図１に示すように、前後一対の筒間シール部材６１は、回転筒部２の前後両端に配置されている。図２に示すように、筒間シール部材６１は、三つのシールリング６１０を備えている。三つのシールリング６１０は、各々、セラミックファイバーを有するグランドパッキン製である。三つのシールリング６１０は、内筒２１の後端（前端も同様）の外周面に環装されている。筒間シール部材６１は、内筒２１の外周面と、外筒２０の内周面と、の間の隙間を封止している。すなわち、筒間シール部材６１は、雰囲気ガスＧが、当該隙間に流入するのを抑制している。

＜ロータリーキルンの熱処理時の動き＞
次に、本実施形態のロータリーキルンの熱処理時の動きについて簡単に説明する。図１に示すように、被処理物Ｗは、供給ホッパー３０から回転筒部２の内部に、スクリューフィーダー３１を介して、供給される。回転筒部２の内部には、所定の雰囲気ガスＧが供給されている。回転筒部２は、前後一対のタイヤ受け装置６０により支持された状態で、自身の中心軸Ａ１周りに回転している。被処理物Ｗは、回転筒部２の回転により揺動しながら、回転筒部２の内部つまり熱処理室２１０を、前側から後側に向かって、流動する。流動する際、加熱装置５からの熱により、被処理物Ｗに熱処理が施される。図２に示すように、熱処理後の被処理物Ｗは、排出筒４３０の下端の開口部から、ロータリーバルブ９６を介して、排出される。

＜ロータリーキルンのシール構造の動き＞
次に、本実施形態のロータリーキルンのシール構造の動きについて説明する。ロータリーキルン１には、回転筒部２の内部に雰囲気ガスＧを供給する供給管（図略）と、回転筒部２の内部から雰囲気ガスＧを排出する排出管（図略）と、が接続されている。しかしながら、回転筒部２の内部の雰囲気ガスＧは、回転側部材（例えば、回転筒部２、回転フランジ部４０）と、固定側部材（例えば、固定フランジ部４１、カバー部４２、４３）と、の間から漏出しようとする。具体的には、図２に示すように、回転フランジ部４０と、固定フランジ部４１と、の間から漏出しようとする。そこで、固定フランジ部４１には、小径シールリング４１１と、大径シールリング４１２と、が配置されている。

ディスク４５には、コイルスプリング４６３の付勢力が伝達される。このため、ディスク４５は、回転フランジ部４０を、固定フランジ部４１側に押圧している。当該押圧力により、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２は、回転フランジ部４０の前輪４０１ｆの後面に圧接している。このため、雰囲気ガスＧは、径方向シール界面ＳＢから漏出しにくい。

また、図３に示すように、ディスク４５は、６０°ずつ離間して配置されている。すなわち、回転フランジ部４０の周方向に沿って、等角度ごとに配置されている。このため、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２の圧接力は、周方向に亘って、略均等である。この点においても、雰囲気ガスＧは、径方向シール界面ＳＢから漏出しにくい。

また、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２は、共にカーボン製である。このため、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２は、自己潤滑性を有している。したがって、回転筒部２と共に回転フランジ部４０が回転する際の、固定フランジ部４１に対する摺動抵抗が小さい。

ところで、各部材の形状誤差、組付誤差、熱処理時の熱変形などにより、回転側部材と固定側部材との間に、位置ずれが発生する場合がある。この場合、回転フランジ部４０と固定フランジ部４１との間に、良好な径方向シール界面ＳＢが確保できなくなるおそれがある。この場合、回転フランジ部４０の径方向連結部４０２が、当該位置ずれを吸収する。

図１０に、本実施形態のロータリーキルンの、固定フランジ部に対して回転筒部が下側にずれた場合の、軸方向拡大断面図を示す。なお、図１０に示すのは、図２、図８の枠ＶＩＩＩ内に対応する部分である。図１０に示すように、固定フランジ部の中心軸Ａ２に対して、回転筒部２の中心軸Ａ１は、ずれ量ΔＢ１だけ、下側（径方向）にずれている。

径方向連結部４０２の蛇腹部４０２ｃのうち、上側部分は、ずれ量ΔＢ１に追従して、上下方向に伸張している。反対に、径方向連結部４０２の蛇腹部４０２ｃのうち、下側部分は、ずれ量ΔＢ１に追従して、上下方向に収縮している。このように、蛇腹部４０２ｃが変形することにより、径方向のずれ量ΔＢ１を吸収することができる。このため、図２に示すように、外輪部４０１と固定フランジ部４１との間に、良好な径方向シール界面ＳＢを確保することができる。

図１１に、本実施形態のロータリーキルンの、固定フランジ部に対して回転筒部が前側にずれた場合の、軸方向拡大断面図を示す。なお、図１１に示すのは、図２、図８の枠ＶＩＩＩ内に対応する部分である。図１１に示すように、外輪部４０１（つまり固定フランジ部）に対して、内輪部４００は、前側にずれている。

径方向連結部４０２の蛇腹部４０２ｃのうち、径方向内側部分は、ずれ量ΔＢ２に追従して、前側（軸方向）にずれている。このため、蛇腹部４０２ｃは、後側から前側に向かって尖る部分円錐状に変形している。このように、蛇腹部４０２ｃが変形することにより、軸方向のずれ量ΔＢ２を吸収することができる。このため、図２に示すように、回転フランジ部４０と固定フランジ部４１との間に、良好な径方向シール界面ＳＢを確保することができる。

図１２に、本実施形態のロータリーキルンの、固定フランジ部に対して回転筒部が傾動した場合の、軸方向拡大断面図を示す。なお、図１２に示すのは、図２、図８の枠ＶＩＩＩ内に対応する部分である。図１２に示すように、固定フランジ部の中心軸Ａ２に対して、回転筒部２の中心軸Ａ１は、ずれ量ΔＢ３だけ、傾動している。

径方向連結部４０２の蛇腹部４０２ｃのうち、上側部分の径方向内側部分は、ずれ量ΔＢ３に追従して、前側にずれている。反対に、径方向連結部４０２の蛇腹部４０２ｃのうち、下側部分の径方向内側部分は、ずれ量ΔＢ３に追従して、後側にずれている。このように、蛇腹部４０２ｃが変形することにより、回転方向のずれ量ΔＢ３を吸収することができる。このため、図２に示すように、外輪部４０１と固定フランジ部４１との間に、良好な径方向シール界面ＳＢを確保することができる。なお、図１０〜図１２に示すような位置ずれが複合的に発生する場合であっても、蛇腹部４０２ｃが変形することにより、ずれ量を吸収することができる。

＜作用効果＞
次に、本実施形態のロータリーキルンの作用効果について説明する。図２に示すように、本実施形態のロータリーキルン１のシール構造４は、回転フランジ部４０を備えている。回転フランジ部４０は、回転筒部２と共に回転する。一方、固定フランジ部４１は、回転筒部２から独立している。このため、回転フランジ部４０と、固定フランジ部４１と、の間には、相対的な位置ずれが発生しやすい。したがって、シール性が低下しやすい。

この点、回転フランジ部４０の径方向連結部４０２は、変形可能な蛇腹部４０２ｃを備えている。このため、図１０〜図１２に示すように、回転フランジ部４０と固定フランジ部４１との間に相対的な位置ずれが発生した場合、蛇腹部４０２ｃは、自身が変形することにより、当該位置ずれを吸収することができる。したがって、径方向シール界面ＳＢのシール性の低下を抑制することができる。

また、図１に示すように、回転筒部２の軸方向（中心軸Ａ１の延在方向）は、略前後方向である。このため、図２に示すように、径方向シール界面ＳＢは、略上下方向に延在している。したがって、径方向シール界面ＳＢには、重力が作用しにくい。すなわち、径方向シール界面ＳＢには、回転フランジ部４０、固定フランジ部４１の自重が作用しにくい。よって、回転フランジ部４０と固定フランジ部４１との摺接により、回転フランジ部４０、固定フランジ部４１が摩耗しにくい。

また、図２に示すように、蛇腹部４０２ｃは、前後方向ではなく、径方向に延在している。このため、蛇腹部４０２ｃつまり径方向連結部４０２の前後方向長さを短くすることができる。したがって、ロータリーキルン１の前後方向全長を短くすることができる。よって、本実施形態のロータリーキルン１のシール構造４によると、ロータリーキルン１の設置スペースを小さくすることができる。

また、図６、図９に示すように、蛇腹部４０２ｃの環状凹部４０２ｃａと環状凸部４０２ｃｂとは、年輪状に配置されている。このため、蛇腹部４０２ｃがあらゆる方向に変形しやすい。したがって、図１０〜図１２に示すような多種多様な位置ずれに、蛇腹部４０２ｃの変形が追従することができる。

また、図９に示すように、蛇腹部４０２ｃの前後方向断面は、径方向に進行する正弦波状を呈している。このため、蛇腹部４０２ｃに、鋭角の角部が存在しない。したがって、蛇腹部４０２ｃの特定部分に局所的に荷重が集中しにくい。

また、図１、図２に示すように、本実施形態のロータリーキルン１のシール構造４は、カバー部４２、４３を備えている。このため、回転筒部２の開口部２ｆ、２ｒを外側から袋状に覆うことができる。

また、図３、図６に示すように、本実施形態のロータリーキルン１のシール構造４は、四つのアーム部材４７を備えている。四つのアーム部材４７は、回転フランジ部４０の内輪部４００と、外輪部４０１と、を連結している。このため、内輪部４００と外輪部４０１との間の相対的な位置ずれ量を、規制することができる。すなわち、位置ずれ量を、蛇腹部４０２ｃの変形許容量以内に調整することができる。したがって、位置ずれに、蛇腹部４０２ｃの変形が追従しやすくなる。また、蛇腹部４０２ｃが過度に変形するのを、抑制することができる。また、径方向連結部４０２は、ステンレス鋼製（金属製）である。このため、耐熱性が高い。したがって、回転筒部２からの伝熱により、径方向連結部４０２が劣化しにくい。

＜その他＞
以上、本発明のシール構造およびロータリーキルンの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。

図２に示すように、上記実施形態においては、固定フランジ部４１に、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２を配置した。しかしながら、回転フランジ部４０に、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２を配置してもよい。また、固定フランジ部４１および回転フランジ部４０に、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２を配置してもよい。

また、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２、シールリング６１０の配置数は特に限定しない。また、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２、シールリング６１０の材質は特に限定しない。好ましくは、カーボンシート製とする方がよい。また、小径シールリング４１１、大径シールリング４１２、シールリング６１０を配置しなくてもよい。

図３に示すように、上記実施形態においては、シール構造４に四つのアーム部材４７を配置した。しかしながら、アーム部材４７の配置数は特に限定しない。例えば、１２０°ごとに三つのアーム部材４７を配置してもよい。また、６０°ごとに六つのアーム部材４７を配置してもよい。また、アーム部材４７を配置しなくてもよい。また、アーム部材４７の代わりに、スプリング（例えばコイルスプリング）を配置してもよい。

図９に示すように、上記実施形態においては、径方向に進行する正弦波状の蛇腹部４０２ｃを配置した。しかしながら、蛇腹部４０２ｃの形状は特に限定しない。図１３に、その他の実施形態（その１）のロータリーキルンの軸方向拡大断面図を示す。図１４に、その他の実施形態（その２）のロータリーキルンの軸方向拡大断面図を示す。なお、図９と対応する部位については、同じ符号で示す。

図１３に示すように、径方向に進行する台形波状の蛇腹部４０２ｃを配置してもよい。図１４に示すように、径方向に進行する三角形波状の蛇腹部４０２ｃを配置してもよい。また、径方向に進行する矩形波状の蛇腹部４０２ｃを配置してもよい。また、蛇腹部４０２ｃの径方向長さ、環状凹部４０２ｃａ、環状凸部４０２ｃｂの配置数は特に限定しない。蛇腹部４０２ｃの波長、振幅も特に限定しない。

回転筒部２、シール構造４など、ロータリーキルン１を構成する各部材の材質は特に限定しない。被処理物Ｗが金属のコンタミネーションを嫌う物質（例えば、ＬＦＰ（リン酸鉄リチウム）、ＬＭＰ（リン酸マンガンリチウム）、カーボンなど）の場合、内筒２１をセラミック製、カーボン製としてもよい。

径方向連結部４０２を金属製とする場合、板材に塑性加工（例えば、絞り加工などのプレス加工）を施すことにより、径方向連結部４０２を作製してもよい。雰囲気ガスＧの種類は特に限定しない。不活性ガス、酸化性ガス、還元性ガスなどであってもよい。具体的には、Ｎ_２、Ｈｅ、Ａｒ、ＣＯ、Ｈ_２などであってもよい。

回転筒部２の構成は特に限定しない。単一の筒体により回転筒部を構成してもよい。回転筒部２の径方向断面形状は特に限定しない。真円状は勿論、多角形状（例えば、三角形状、四角形状、五角形状、六角形状）などであってもよい。

ロータリーキルン１の種類は特に限定しない。図１に示すように、回転筒部２の外部から熱処理室２１０を加熱する外熱式ロータリーキルンの他、回転筒部２の内部から熱処理室２１０を加熱する内熱式ロータリーキルンであってもよい。加熱装置５の熱源は特に限定しない。電熱ヒータ、バーナ、マイクロ波などを用いてもよい。

１：ロータリーキルン。
２：回転筒部、２ｆ：開口部、２ｒ：開口部、２０：外筒、２００：タイヤ、２１：内筒、２１０：熱処理室。
３：供給装置、３０：供給ホッパー、３１：スクリューフィーダー。
４：シール構造、４０：回転フランジ部、４００：内輪部、４００ｆ：前輪、４００ｒ：後輪、４０１：外輪部、４０１ｆ：前輪、４０１ｒ：後輪、４０２：径方向連結部、４０２ａ：内側取付部、４０２ｂ：外側取付部、４０２ｃ：蛇腹部、４０２ｃａ：環状凹部、４０２ｃｂ：環状凸部、４０２ｄ：貫通孔、４１：固定フランジ部、４１０：フランジ本体、４１１：小径シールリング、４１２：大径シールリング、４２：カバー部、４２０：端板（エンド部材）、４２１：連結筒、４３：カバー部、４３０：排出筒（エンド部材）、４３１：連結筒、４４：ディスク取付輪、４５：ディスク、４５０：シャフト、４５１：ディスク本体、４５２：ナット、４６：ディスク引張部、４６０：ボルト、４６１：ナット、４６２：スプリング座、４６３：コイルスプリング、４７：アーム部材、４７０：内側可動取付部、４７１：外側可動取付部、４７２：梁部、４８：ボルト取付輪。
５：加熱装置、５０：外壁、５１：断熱壁、５２：ヒータ。
６０：タイヤ受け装置、６００：受けころ、６１：筒間シール部材、６１０：シールリング。
９０：ボルト、９１：ナット、９２：ボルト、９３：ナット、９５：バルブ、９６：ロータリーバルブ。
ΔＢ１：ずれ量、ΔＢ２：ずれ量、ΔＢ３：ずれ量、Ａ１：中心軸、Ａ２：中心軸、Ｃ１：隙間、Ｇ：雰囲気ガス、ＳＢ：径方向シール界面、Ｗ：被処理物。

Claims (5)

1. 略水平に配置され、自身の軸周りに回転可能であって、軸方向に流動する被処理物に対して熱処理を施す熱処理室を内部に有する回転筒部を備えるロータリーキルンのシール構造であって、
   前記回転筒部の外周面に配置される内輪部と、該内輪部の径方向外側に配置される外輪部と、該内輪部と該外輪部とを径方向に連結し、該内輪部に取り付けられる内側取付部と、該外輪部に取り付けられる外側取付部と、該内側取付部と該外側取付部との間に配置され自身が変形することにより該内輪部と該外輪部との間の相対的な位置ずれを吸収可能な蛇腹部と、を有する径方向連結部と、を有する回転フランジ部と、
   該回転筒部の径方向外側に該回転筒部から独立して配置され、該回転フランジ部の該外輪部が軸方向から摺接する固定フランジ部と、
   を備え、
   該外輪部と該固定フランジ部との間に、径方向のガス通過を抑制する径方向シール界面を形成し、
   前記蛇腹部は、径方向に交互に配置される、環状凹部と、環状凸部と、を有することを特徴とするロータリーキルンのシール構造。
2. 前記回転筒部の軸方向両端のうち少なくとも一方には、開口部が配置され、
   該回転筒部の軸方向外側に該回転筒部から独立して配置され、該開口部を覆うエンド部材と、該回転筒部の径方向外側に該回転筒部から独立して配置され、該エンド部材と前記固定フランジ部とを連結する連結筒と、を有するカバー部を備える請求項１に記載のロータリーキルンのシール構造。
3. 前記内輪部に揺動可能に取り付けられる内側可動取付部と、前記外輪部に揺動可能に取り付けられる外側可動取付部と、該内側可動取付部と該外側可動取付部との間に配置され前記蛇腹部よりも剛性が高い梁部と、を有するアーム部材を備え、
   該アーム部材は、前記回転筒部の軸周りに、等角度ごとに、少なくとも三つ配置されている請求項１または請求項２に記載のロータリーキルンのシール構造。
4. 前記径方向連結部は、金属製である請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のロータリーキルンのシール構造。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のロータリーキルンのシール構造を備えるロータリーキルン。

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