JP7426965B2 - 横型回転乾燥機 - Google Patents

Description

本発明は横型回転乾燥機に関し、詳しくは、円筒状本体の外周面に設けられた二つのタイヤの取付部分の疲労を低減でき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７、図８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、図７に示すように、円筒状本体１０１を有している。円筒状本体１０１は、その一端部（図示左端部）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、他端部（図示右端部）に被乾燥物の排出口１０３を有している。円筒状本体１０１は、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、回転可能に横置きされている。円筒状本体１０１は、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れて横置きされている。

円筒状本体１０１は、二つのタイヤ１０４間に環状の大歯車１０６を備えている。円筒状本体１０１は、大歯車１０６と噛合する図示しないピニオンを介して電動機１０７の駆動力が伝達されることにより、所定の速度で軸回りに回転される。円筒状本体１０１は、供給口１０２から内部に受け入れた被乾燥物を、図８に示すように、円筒状本体１０１の内部に中心軸に平行に配置された多数の加熱管１０８と接触させ、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。

円筒状本体１０１の内部に配置された加熱管１０８は、円筒状本体１０１の中心軸付近を除いて内周面に沿って配列され、多数の支持部材１０９Ｕ，１０９Ｌによって支持されている。支持部材１０９Ｕ，１０９Ｌは、扇型の板状部材からなり、円筒状本体１０１の内周面から中心軸に向けて突出するように設けられている。支持部材１０９Ｕ，１０９Ｌは、第１グループ（１０９Ｕ）と、この第１グループ（１０９Ｕ）に対して、円筒状本体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第２グループ（１０９Ｌ）とによって構成されている。

特開２０１４－１４５４８９号公報

ところで、近年の大型化の要請により、円筒状本体１０１の直径が３０００ｍｍ以上であるものが作製され、これによって円筒状本体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。

本発明者らが検討したところ、特に大型化に起因して、円筒状本体１０１の外周面に設けられた二つのタイヤ１０４の取付部分に疲労が発生することがわかった。これは円筒状本体１０１の回転時に、円筒状本体１０１の自重や内部の紛体の重量によって、円筒状本体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二つのタイヤ１０４の取付部分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。タイヤ１０４の取付部分に疲労亀裂が発生すると、円筒状本体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。

そこで本発明は、円筒状本体の外周面に設けられた二つのタイヤの取付部分の疲労を低減できる横型回転乾燥機を提供することを課題とする。

また、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、以下の各発明によって解決される。

〔請求項１〕
内部に加熱管を備えた円筒状本体と、
前記円筒状本体の外周面に外嵌合されたタイヤと、
前記円筒状本体の外周面に外嵌合された補強リングとを有し、
前記円筒状本体の一端側から受け入れた被乾燥物を、該円筒状本体を前記タイヤによって支持して回転させながら前記加熱管の熱によって乾燥させ、該円筒状本体の他端側から排出する横型回転乾燥機であって、
前記補強リングは、平板状の円環形状に形成され、前記タイヤの近傍の位置に設けられていることを特徴とする横型回転乾燥機。
〔請求項２〕
前記タイヤは、前記円筒状本体の軸方向に間隔をおいて複数が設けられ、前記補強リングは、前記複数のタイヤの間に位置し、前記タイヤ間の間隔の中央ではなく何れかの前記タイヤの側に偏倚した位置に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〕
前記補強リングと前記タイヤとの間隔は、前記タイヤ間の間隔の１／８以下であることを特徴とする請求項２記載の横型回転乾燥機。
〔請求項４〕
前記補強リングは、高さ（外径と内径との差の半分）が、前記円筒状本体の軸方向の厚さよりも大きい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〕
前記補強リングの高さ（外径と内径との差の半分）は、前記補強リングの前記円筒状本体の軸方向の厚さの１６倍以下であって、前記円筒状本体の外径の３％以上１２％以下であることを特徴とする請求項４記載の横型回転乾燥機。
〔請求項６〕
前記補強リングは、前記円筒状本体に溶接されていることを特徴とする請求項１～５の何れかに記載の横型回転乾燥機。

本発明によれば、円筒状本体の外周面に設けられた二つのタイヤの取付部分の疲労を低減できる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 前記横型回転乾燥機の回転乾燥本体の構成を示す斜視図 図２中のタイヤ取付部を示す拡大図 図１中の（ｉｖ）－（ｉｖ）線に沿う断面図 前記横型回転乾燥機の各部寸法を示す側面図 横型回転乾燥機の円筒状本体を分布荷重が作用する単純梁と見做したときの、タイヤ間の間隔に対する剪断力の分布及び曲げモーメントの分布を示す側面図 前記横型回転乾燥機の補強リングの断面形状の他の例を示す断面図 従来の横型回転乾燥機を示す側面図 図７の（ｖｉｉ）－（ｖｉｉ）線に沿う断面図

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であり、図２は、前記横型回転乾燥機の回転乾燥本体の構成を示す斜視図である。

横型回転乾燥機１の主要部を構成している筒状の円筒状本体２は、図１及び図２に示すように、従来の横型回転乾燥機１００（図７）と同様に、外周面に外嵌合された複数（ここでは二つ）のタイヤ３、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、４上に回転可能に支持されている。二つのタイヤ３、３は、鋼材により円環状に形成されている。

本発明は、円筒状本体２の直径が３０００ｍｍ以上である横型回転乾燥機１に適用することが特に好適である。

円筒状本体２の一端部（図１中の左端部）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、他端部（図１中の右端部）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。円筒状本体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、３は、円筒状本体２の軸方向に間隔をおいて配置されており、その間には、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が円筒状本体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８ａと噛み合っており、電動機８の駆動によって、円筒状本体２が所定の速度で回転される。これにより、回転乾燥本体２は、回転しながら、供給口５から受け入れた被乾燥物を排出口６に向けて移動させるようになっている。

二つのタイヤ３、３は、円筒状本体２の外周面に取付けられた二つのタイヤ支持環３１、３１上のタイヤ取付部にそれぞれ外嵌合されている。タイヤ支持環３１、３１は、鋼板により筒状に形成され、円筒状本体２の外周面に全周に亘って取付けられている。タイヤ支持環３１、３１の幅（筒の長さ）は、タイヤ３、３の幅よりもやや広くなっている。

図３は、図２中のタイヤ取付部を示す拡大図である。

タイヤ取付部は、図２及び図３に示すように、タイヤ支持環３１の外周面上に複数の枕木部材３２が等間隔で全周に亘って配置されて構成されている。枕木部材３２は、円筒状本体２の軸方向を長手方向とした長方形の鋼板によって構成されている。各枕木部材３２は、タイヤ支持環３１の外周面に、両端側の外周縁部分（各３辺）を溶接されている。各枕木部材３２の両端側の外周縁部分（各３辺）には、溶接部３４が形成されている。全ての枕木部材３２の外接円は、タイヤ３の内周円に一致している。

各枕木部材３２上には、一対の保持ブロック３３、３３が取付けられている。これら保持ブロック３３、３３は、各枕木部材３２上に装着されるタイヤ３の両側部を挟持するようにして保持する。保持ブロック３３、３３は、タイヤ３が枕木部材３２上を滑って円筒状本体２の軸方向に移動することを防止する。

図４は、図１中の（ｉｖ）－（ｉｖ）線に沿う断面図である。

円筒状本体２は、図４に示すように、その内部に円筒状本体２の中心軸に平行に配置された多数の加熱管２１を備えている。ここに示す多数の加熱管２１は、円筒状本体２の中心軸付近を除いて、円筒状本体２の内周面に沿う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、内外二層となされて配置されている。各加熱管２１は、円筒状本体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る。円筒状本体２内では、供給口５から内部に受け入れられた被乾燥物が、多数の加熱管２１に接触しながら排出口６に向けて移動することによって、連続的な乾燥が行われる。

円筒状本体２内に配置された多数の加熱管２１は、円筒状本体２内に設けられた多数の支持部材２２Ｕ、２２Ｌを貫通することにより、該支持部材２２Ｕ、２２Ｌによって支持されている。支持部材２２Ｕ、２２Ｌは、円筒状本体２の内周面から中心軸に向けて突設された扇形状の平板であり、複数枚が円筒状本体２の内周面に溶接されている。

円筒状本体２の周方向に沿って配置された複数枚（ここでは３枚）の支持部材２２Ｕが第１グループを構成し、他の複数枚（ここでは３枚）の支持部材２２Ｌが第２グループを構成している。第１グループ及び第２グループは、円筒状本体２の軸方向上流側（供給口５側）から下流側（排出口６側）に向けて、交互に、それぞれが複数所定間隔で配置されている。

第１グループの支持部材２２Ｕは、円筒状本体２の周方向に沿って等間隔に配置されている。第２グループの支持部材２２Ｌも、円筒状本体２の周方向に沿って等間隔に配置されている。第１グループの支持部材２２Ｕと第２グループの支持部材２２Ｌとは、円筒状本体２の周方向に位相をずらした状態に配置され、円筒状本体２の軸方向に重複しないようになっている。

すなわち、第１グループの支持部材２２Ｕは、円筒状本体２の周方向に１２０°間隔で配置され、第２グループの支持部材２２Ｌは、第１グループの支持部材２２Ｕに対して円筒状本体２の周方向に６０°ずれて、１２０°間隔で配置されている。

各支持部材２２Ｕ、２２Ｌの形状は、図示した扇形状のものに限定されず、例えば、台形や蒲鉾形など、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、図示した扇形状が好ましい。また、１枚の支持部材２２Ｕ、２２Ｌによって支持される加熱管２１の数も特に限定されない。

円筒状本体２の外周面には、図１及び図２に示すように、補強リング９が設けられている。補強リング９は、鋼材により、平板状の円環形状（つまり、円盤の周縁部分の形状）に形成されている。補強リング９は、円筒状本体２の軸方向に間隔をおいて複数が設けられ、タイヤ３の近傍の位置に設けられている。補強リング９は、それぞれが円筒状本体２の外周面に外嵌合され、平板形状の主面が円筒状本体２の外周面に垂直とされ、円筒状本体２に溶接されている。各補強リング９は、同一構成である。

補強リング９は、ここでは一方のタイヤ３（排出口６側に位置するタイヤ３）の上流側（供給口５側）及び他方のタイヤ３（供給口５側に位置するタイヤ３）の下流側（排出口６側）に設けられている。

補強リング９は、平板状の円環形状に形成されているので、円環が変形する方向（円環の径方向）について強い剛性を有している。従って、補強リング９は、円筒状本体２の回転時に発生する断面変形を抑制する効果が高く、二つのタイヤ３、３の取付部分（タイヤ取付部）、特に、溶接部３４への応力集中を効果的に抑制し、疲労を低減することができる。

本発明は、特許文献１に記載された発明とは課題が異なるものであり、その構成乃至作用効果も異なる。即ち、本発明は、円筒状本体２の直径が例えば３０００ｍｍ以上のような大型の横型回転乾燥機１において、円筒状本体の外周面に設けられた二つのタイヤの取付部分の疲労を低減することを課題とし、平板状の円環形状に形成された補強リング９を、タイヤ３の近傍の位置に設けることによって、タイヤ３の取付部分の疲労を低減できるという効果を奏する。

図５Ａは、前記横型回転乾燥機の各部寸法を示す側面図である。

この実施形態のように、タイヤ３が円筒状本体２の軸方向に間隔をおいて複数が設けられている場合には、補強リング９は、複数のタイヤの３、３間に位置し、タイヤ３、３間の間隔ｌの中央ではなく何れかのタイヤ３の側に偏倚した位置に設けられていることが好ましい。

図５Ｂは、横型回転乾燥機の円筒状本体を分布荷重が作用する単純梁と見做したときの、タイヤ間の間隔に対する剪断力の分布及び曲げモーメントの分布を示す側面図である。

図５Ｂに示すように、補強リング９とタイヤ３との間隔Ｃは、タイヤ３、３間の間隔ｌの１／８以下であることが好ましい。このような間隔であることにより、補強リング９は、円筒状本体２の回転時に発生する断面変形を効果的に抑制することができる。

円筒状本体２を分布荷重が作用する単純梁と見做すと、図５Ｂに示すように、タイヤ３、３間の間隔ｌに対して、剪断力Ｓは、一方のタイヤ３から他方のタイヤ３に向かって単純増加するように三角分布となり、曲げモーメントは、タイヤ３、３の位置で０で、タイヤ３、３間の間隔ｌの中央で極大となる分布となっている。

タイヤ３、３が円筒状本体２の支点となっており、この支点付近に発生する剪断力が、タイヤの溶接箇所に亀裂が発生する原因であると考えられる。円筒状本体２は、分布荷重と見做すと、内容物から考えて三角分布となるので、補強リング９は、支点に近い箇所に設置したほうが効果が大きい。支点から（ｌ／８）離れると剪断力は（３／４）Ｓになるので、補強リング９とタイヤ３との間隔Ｃは、タイヤ３、３間の間隔ｌの１／８以下であることが好ましい。

本発明者の実験によると、円筒状本体２の外周面に本実施形態に示す補強リング９を設けた場合、タイヤ取付部、特に、溶接部３４への応力集中が低減され、疲労が低減されることが確認された。

図５Ａに示すように、補強リング９における円筒状本体２の軸方向の厚さＴは、薄すぎると個々の補強リング９による円筒状本体２の回転時の断面変形を抑制する効果に乏しくなる。また、補強リング９における円筒状本体２の外周面に垂直な方向の高さＨ（外径と内径との差の半分）は、狭すぎると個々の補強リング９による円筒状本体２の回転時の断面変形を抑制する効果に乏しくなる。これら補強リング９の厚さＴ及び高さＨは、それぞれが所定値よりも大きいとともに、互いが適切な比率となっていることが好ましい。少なくとも補強リング９の高さＨは、厚さＴよりも大きいことが好ましい。

剪断力は面積で働くので、補強リング９の高さＨ（外径と内径との差の半分）を大きく取りたいが、座屈したら意味がないので、制限がかかる。局部座屈を避けるために、補強リング９の高さＨは、補強リング９の円筒状本体２の軸方向の厚さＴの１６倍以下であることが好ましい。

なお、道路橋示方書〔表３．２．３〕によると、補強リング９の高さＨが厚さＴの１６倍を超えると、許容応力度の規定範囲から外れる。従って、補強リング９の高さＨは、厚さＴの１６倍以下であることが好ましい。また、補強リング９の高さＨは、円筒状本体２の外径Ｄの３％以上１２％以下であることが好ましく、５％以上１２％以下であることがより好ましい。

ここで、補強リングの高さＨに関して、実績より検証する。
補強リング９の高さＨを２５０ｍｍ、補強リング９の厚さＴを２５ｍｍ、円筒状本体２の外径Ｄを３１３６ｍｍ（板厚１８ｍｍ）とすると、Ｈ／Ｔ＝２５０ｍｍ／２５ｍｍ＝１０倍であり、Ｈ／Ｄ＝２５０ｍｍ／３１３６ｍｍ≒０．０８０＝８．０％である。
補強リング９の高さＨは、円筒状本体２の外径Ｄの５％で１５６．８ｍｍ、１２％で３７６．３ｍｍである。外径Ｄの１２％を超えると、板厚２５ｍｍとしては、高さＨが突出し過ぎであり、座屈する虞がある。
従って、補強リング９の高さＨは、円筒状本体２の外径Ｄの５％以上１２％以下であることがより好ましいことが確認される。

補強リング９は、これらの形状を有することにより、円筒状本体２の回転時の断面変形を効果的に抑制することができる。

図６は、補強リングの断面形状の他の例を示す断面図であり、（ａ）は断面Ｔ型、（ｂ）は断面Ｈ型、（ｃ）は断面三角型を示す。

以上説明した補強リング９は、平板状の円環形状に形成されているが、図６に示すように、この円環形状に円筒状の補強筒９１を接続して、（ａ）断面Ｔ型、（ｂ）断面Ｈ型、（ｃ）断面三角型等としてもよい。また、補強リング９は、２枚に限らず、３枚以上を設けてもよい。

１：横型回転乾燥機
２：円筒状本体
２１：加熱管
２２Ｕ、２２Ｌ：支持部材
３：タイヤ
３１：タイヤ支持環
３２：枕木部材
３３：保持ブロック
３４：溶接部
４：支点ローラ
５：供給口
６：排出口
７：大歯車
８：電動機
９：補強リング
９１：補強筒

Claims (5)

1. 内部に加熱管を備えた円筒状本体と、
   前記円筒状本体の軸方向に間隔をおいて前記円筒状本体の外周面に外嵌合された二つのタイヤと、
   前記二つのタイヤの間に、前記円筒状本体の全周に亘って設けられ、電動機の駆動によって回転される環状の大歯車とを有し、
   前記円筒状本体を前記タイヤによって支持し、前記電動機の駆動によって前記大歯車を介して前記円筒状本体を回転させながら、前記円筒状本体の一端側から受け入れた被乾燥物を、前記加熱管の熱によって乾燥させ、該円筒状本体の他端側から排出する横型回転乾燥機であって、
   前記円筒状本体の外周面に外嵌合された少なくとも二つの補強リングを備え、
   前記二つの補強リングは、平板状の円環形状に形成され、前記二つのタイヤの間の位置に設けられ、一方の補強リングが前記一方のタイヤに近接し、他方の補強リングが他方のタイヤに近接し、前記一方の補強リングは、前記一方のタイヤと前記大歯車との間の位置に設けられていることを特徴とする横型回転乾燥機。
2. 前記一方の補強リングと前記一方のタイヤとの間隔、及び、前記他方の補強リングと前記他方のタイヤとの間隔は、前記タイヤ間の間隔の１／８以下であることを特徴とする請求項１記載の横型回転乾燥機。
3. 前記補強リングの高さ（外径と内径との差の半分）は、前記補強リングの軸方向の厚さよりも大きい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. 前記補強リングの高さ（外径と内径との差の半分）は、前記補強リングの軸方向の厚さ厚さの１６倍以下であって、前記円筒状本体の外径の３％以上１２％以下であることを特徴とする請求項３記載の横型回転乾燥機。
5. 前記補強リングは、前記円筒状本体に溶接されていることを特徴とする請求項１～４の何れかに記載の横型回転乾燥機。

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