JPS5895184A - 粒子進入障壁をもつガス噴射ポ−ト組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は混合した大きさの粉末状材料の反転床を処理す
るための回転キルンのような反応器に使用され、回転キ
ルンの内部に燃料、蒸気、及び又は空気のようなガスを
放出させるためのポート組立体に関する。

本発明では、ポートは、ガス流れ通路に粉末状材料が詰
まらないようにし、また、粉末状材料の自己浄１ヒを容
易にする。

先行技術では、キルンの内部に空気及び燃料を流入させ
るためにキル／のシェルに複数のポートを設ける回転キ
ルンが知られている。このような先行技術におけるキル
ンの例は米国特許第１．２／／＞。

６６７号、第コ、ｏｑｉ　、ｇｓｏ号、及び第３，１ｇ
２．９ｇ０号に開示されている。かかるキルン用のノズ
ルは米国特許第３．りｑグ、ダｇ３号、第３，９ダ乙、
　？ｌＩｑ号、第ダ、　２／Ｉｌ、７０７号に開示され
ている。このようなノズルを作動するための機構は米国
特許第２．ｇ’１７゜Ｓ３ｇ号、及び第９．０７０，１
９９号に開示されている。

ある先行技術、例えば、米国特許第ハ２ノ乙。

６６７号、及び第コ、ｏｑｔ、ｇｓ；ｏ号においては、
ポートが材料床の下にある間にキルンの燃料及び又は空
気がホートラ通してキルン内に噴射される。

前述の他の先行特許でに、空気と燃料ガスは交互に噴射
され、即ち？−トが材料床の下にあるときに燃料ガスが
噴射され、ポートが床の上にあるときに、空気が噴射さ
れる。混合された大きさの材料を処理するように作動す
る前述の装置では、より小さな粒子はポートと、それと
関連する管路とに人って、ポートを通る流体の流れを損
わせ、終局的にはポー）１完全に塞ぎ、ポートは床の下
での流体の噴射に用をなさなくなる。更に、かかる回転
キルンは６０θ個程のノズルを有しているが、一般に、
５個、或はそれ以上のノズルは単一・９ルブによって作
動される。その結果、もし、材料粒子がある一つのポー
トを通って、関連する管路に入り、パルプに損傷を与え
ると、数多（のポートは作動しなくなるであろう。これ
に、ポートか通常、不作動であり、ガスがポート、或は
、関連する管路が通らずに、材料床の下に数多くの通路
を作る場合に特にやっかいである。か（して、一つ、又
は複数のポートが、詰まることによって、−或は、関連
する制御パルプの損傷によって、使用できなくなるとき
には、キルンの能力は減少し、キルンの運転時間は保守
時期の間減少する。

ｉｑｇｏ年７月１９日に付与された発明者Ｆ　ＬＡＨＥ
ＲＴＹ　　による最近の米国特許第１１．．１１１Ｉ、
７０７、号は回転キルン用の自己浄化ポートを開示して
いる。発明者Ｆ　ＬＡＨＥＲＴＹ　　の特許では、ポー
トはキルンの内部へ流体を通すための複数のオリフィス
をもつノズルを備えている。ノズルの後にはラビエンス
トラップがある。ポートがキルンの中の材料の下を通る
とき、キルンから粒子をノズルオリフィスを介して、ト
ラップへ流通させる。流体がトラップからキルンの内部
に流れるとき、トラップの複数のオリフィスによって流
体を渦巻かせる。

この渦巻によって、流体はトラップ内の粒子を拾い上げ
て、それらをキルンへ運びこむ。

本発明の一般的な目的は、詰まらないようにし、流体を
流すことによって容易に浄化される、更に改良されたポ
ートの構造を提供することにある。

本発明の他の目的は、粒状物質を連続的′にふるい分け
し、これによって、ポート本体に入る粒子を浄化させる
とともに、テート本体に入る粒子の量の実質的な減少を
達成するポートを提供することにある。

本発明の他の目的は詰まりを阻止する複数の粒子ふるい
分は機構からなるポートを提供することにあり、ポート
内の各々のふるい分は機構は、他の機構と独立に働きポ
ート”の設計をたやすく増大させ、一つの機構の詰まり
は全体のポートの詰まり又は、損失とはならない。

本発明の好ましい実施態様−によれば、ポート組立体は
少な（とも一つのオリフィスをもつ円筒形ノズルを包含
する。ノズルに隣接してペース部材があり、このペース
部材はノズルと協働してノズルとペース部材の間に流体
分配キャビティを構成する。

ペース部材から流体分配キャビティを通して、ノズルオ
リフィスまで延びる円筒形プラットフォームが設けられ
る。プラットフォームはノズルの反対側の壁と協働して
、環状室を構成する。プラットフォームのベースと一体
の環状肩はノズルの向かい合い面と協働して粒子障壁ギ
ャップを構成する。肩は、粒子障警ギャップが環状室よ
り小さくなるような大きさになっている。

環状室と粒子障壁ギャップはノズルに流体を通すため、
流体分配キャビティと連通している。更に、室とギャッ
プは、ふるい分は機構を作り、これによって、室へ流入
するにはあまりにも大きい粒子がこの機構からふるい分
けされ、室へ流入するのに十分小さな粒子は粒子障壁ギ
ャップによって流体分配キャビティからふるり・分けさ
れる。ギャップを通るに十分小さな粒子の通過は、流体
分配キャビティからギャップを通る流体の乱流によって
じゃまされかつ浄化される。

キルンｌは第１図に示されており、円筒形室８を構成し
ている細長い円筒形本体部分２を備えている。キルンｌ
の本体部分２は、耐火れんがのような適当な耐火ライナ
５で内張すされた鋼製外方シェル４からなる。キルンＩ
ｋ支持し、回転させるだめの既知の装置が設けられる。

このような装置は本発明の要旨をなさず、また、先行技
術で良（知られているから、ここでは示さない。

円周方向に、及び軸線方向に間隔をへたてた複数のポー
ト組立体６が室８へ開口して、キルンの表面の周りに設
けている。ポート６はすべて構造及び作動において同様
であり、前記ポートの一つの説明が、全てのポートに適
用される。第２図に示すように、＃−）６は、キルンシ
ェル２の壁に形成された適当な開口部８内に固定される
鋼の円筒形スリーブ、即ち、ポート管７からなる。

ノズル９は、管７の内面に関してノズルの希望の位置決
めを行なうようにスリーブ７内に支持される。

第２図、及び第３図に示すように、ポート６は、圧力下
にある流体番キルンシェル２の室８へ差し向けるための
複数、のオリフィス１Ｏｆｉ−もつノズル９を包含する
。ノズル９は、中央に位置し、ぎル）　１４のヘッド部
分を受ける環状表面１８ｔ−構成する。さら穴１２をも
つ穴１１を構成している。ゲル）１４は、その反対側の
端即ち外方端で、ポートスリーブ７、及び閉鎖キャップ
１５の外方に延びている。

キャップ１５は、スリーブ７のフランジ１６にゲル）１
？で固定され、ナラ）１８は、キャップ１５から突出す
るポル）１４の端部に取り付けられる。

第１図、及び第２図に示すように、流体は、流体源（図
示せず）に、またポート組立体６に連結されている供“
給管１９によってポニト６に選択的に供給される。第７
図に示すように、パルプ装置ｚＯが各々のポート６を関
連して示されている。

儂々のパルプ装置２０は各々のポート６と関連して示さ
れているが、単一のパルプ２０を複数のポート６と関連
させても良いことが理解されようＪキルンｌが回転する
と、米国特許第ｑ、ｏｑｏ、１ｔｔｑ号に開示されてい
るような仕方で、・−ルプと関連したポート６がキルン
室８内の材料床２１の下で回転するとき、その各々パル
プ２０は開かれ、また、各々のパルプは、ポートが材料
床の下から出現する前に、閉じられる。圧力下の流体を
材料床下のポートに供給する前に、床の材料の小さな粒
子が、ノズル９のオリフィスｌＯに入り、そしてポート
スリーブ７に入ることができる。この状態を最小にする
ために、第２図に示すかうに各々のポート６の組立体は
ペース部材２２を備え、ペース部材２２は、ナツト２８
を部材２２とキャップ１５との間の、２ルト１４の軸部
分に取付けることによって、ノズル９の半径方向内面に
向って締めつけられている。

ペース部材２２は、ノズル９に向っていて、円周方向に
間隔をへだてた複数の止りタブ２４と、半径方向内方ノ
・プ２５とによって、ノズル９から軸線方向に間隔をへ
だてた表面２６をもつように構成され、止りタブ２４と
ノ・ブ２５は、ともに、ノズル９に向かって表面ｚ６か
ら軸線方向に突出している。これによって、流体分配キ
ャピテイ２７が表面ｚ６、ノズル９、止りタブ２４、及
びハブｚ５の間に構成される。第２図に示すように、ペ
ース部材２２の表面２６ｔｉ、止り・・プ２４のめる円
周部から、ノ・プｚ５に向かって傾斜し、流体分配キャ
ビティ２７の厚さは、キャビティ２７の外周部から７・
プ２５まで一定の割合で減少する。

第２図に示すように、ペース部材ｚ２は複数のプラット
フォーム２８と環状肩ｚ９とを備えており、これによっ
て、ノズル９の各々のオリフィスｌＯは一つのプラット
フォーム２８と一つの環状肩ｚ９とに関連する。図には
、プラットフォーム、オリフィス、及び、環状肩を一定
の数だけ組合せて、ポート組立体６と結合した状態が示
されているが、オリフィス、プラットフォーム、及び、
環状肩の組合せ数を増減させてポート組立体６に具体化
しても良い。更に、オリフィス１０は、関連するプラッ
トフォーム２８および環状肩２９とともに、詰まりに抵
抗し、自己浄化を容易にする分離した別々のポートを構
成する（以下に説明する）。

オリフィス１０．プラットフォーム２８、及び、環状肩
ｚ９の全ての組合せは、同様な構造および働！をするの
で、１つのシェルの説明は全てのこのような組合せに適
用される。ゾラットフオニムｚ８とノズルオリフィス１
０は、以下で説明するように協働してノズル室８０．８
１ｅ構成する。

第ｑ図に示すように、プラットフォーム２８はペース部
材ｚ２から突出し、キャビティｚ７全通して、ノズル９
のオリフィス１０内に軸線方向に延びる。プラットフォ
ーム２８Ｈ、オリフィス１０の直径より小さい直径のも
のであり、これによって、オリフィスを部分的に塞ぎ、
ノズルと協働して、環状室８０を構成している。

プラットフォーム２８はまた、その軸線方向の長さが、
ノズル９の軸線方向の長さより短かく、プラットフォー
ムは自由端がオリフィス１０内で終わり、オリフィス１
０内に、キ゛ル／室Ｂと連通ずる円筒形室８１を構成す
る。円筒形室８１は、好ましくハ、オリフィス１０の直
径３Ａ（局より太き（ない）に等しい軸線方向の長さを
有する。

プラットフォーム２８は、プラットフォームｚ８とペー
ス部材２２との間の接合部の位置でプラットフォーム２
日を取囲む環状肩２９からなる粒子障壁装置を備えてい
る。肩２９は！ラットフオーム２８の直径、及びノズル
９のオリフィス１０の直径より大きな直径で構成されて
いる。環状肩２９はキャビティ２７の軸線方向長さより
小さな軸線方向長さを有し、これによって、各々肩２９
とノズル９との間に粒子障壁ギャップ８２′ｆ構成して
いる。ギャップ８２の半径方向の平面は環状室８０の軸
線に垂直である。

°　　第２図に示すように、ペース部材２Ｂはスリーブ
ッと協働して、環状流体供給通路８３を構成している。

半径方向、及び軸線方向に延びるノツチ８５がペース部
材２２に隣接してノズル９の外周面８４に設けられてい
る。密封り／グ８６がノツプ８５内に設けられ、ノズル
９と止りタブ２４との間に固定される。密封リング８６
は、密封接触をなしてスリーブ７に係合し、環状流体供
給通路８８とキルン室８の間の連通を阻止する。

第２図に示すような、また、上述のような、環状流体供
給通路８８は、好ましい実施態様であるが、第５図、及
び、第６図には変形実施態様を示す。第Ｓ図に示すよう
に、複数の流体供給オリフィス８７が、ペース部材２ｚ
に設けられ、軸線方向ニ延ヒテ、キャビティ２７と連通
ずる。オリフィス８７は、第６図に示すようにプラット
フォーム２８から実質的に等距離の所に位置決めされる
。

ペース部材２２の表面２６は、ノズル９に平行であり、
内方ハブ２５と、円周方向の連続な外方ハブ８８とによ
ってノズル９から間隔をへだてでいる。

第４図に示すように、オリフィス１０内のプラット７オ
ーム２８の位置決めは好まし一実施態様であるが、！７
図は変形実施態様を示す。第７図に示すように、ノズル
９はさらに穴８９を有し、オリフィス１０と同軸な円筒
形オリフィス４ｏを構成する。プラット７オーム２８は
ペースＮ材２２から突出し、キャピテイ２７とオリフィ
スψとを通して、ノズル９のオリフィス１０内に軸線方
向に延びる。プラット７オーム２８に、オリフィスｌＯ
の直径より小さな直径を有し、これによってオリフィス
を部分的に塞ぎ、ノズル９と協働して環状室８０を構成
する。環状肩ｚ９は、プラットフォーム２８に隣接し、
ペース部材２２から突出し、ノズル９と協働して粒子障
壁ギャップ８２を構成するように、オリフィス４０より
短かな軸線方向長さを有する。環状肩２９は、流体分配
キャビティ２７と粒子障壁ギャップ８２との間を連通さ
せるように、オリフィス４０より短かな直径を有する。

上述し、特に第２図に示すようなポート６の構成では、
圧力下の酸化ガス、及び又は蒸気である流体は供給パイ
プ１９を通してポート６に入り。

環状流体供給通路８８に流入する。密封リング８６によ
り、流れをそらして流体を止りタブ２４の間に通し、流
体分配キャビティ２７内に流入させる。次に、流体は、
キャピテイ２゛７の周囲部からハブ５まで厚さが一定の
割合で減少したキャビティ２７の半径方向平面に流れ、
環状肩２９とノズル９とによって構成される各々の粒子
トラツプゼヤッゾに均等な流体流れ分布を保証する。流
体は環状流体供給通路８８、キャビティ２７、粒子障壁
ギャップ８２、及び環状室３０を通り、最後にキル／室
８に流入するから流れの方向が数回変るために、向きの
変った流体は、かなりの乱流で流れることになる。

流体は、上述の仕方で、３９−トロを通ってキルン８へ
流入するが、キルン内の材料の粒子はキルンを通って、
軸線方向成分と、横方向成分の両方を有する進路に沿っ
てポート６上に移動する。ポート６の上を通るキル／内
の材料の粒子は、非常に小さな大きさのあらゆる粒子を
粒子障壁ギャップ８２から追い出す３段階のポートスク
リーニングを受ける。即ち、このような非常に小さな大
きさの粒子はポート６を通る上述の乱流流体流れによっ
て、最も容易に浄化させ、キルンに戻させる。

オリフィスＩＯの直径より大きな粒子は、キルン室から
円筒形室８１に入ることはできないので。

３段階スクリーニングの第１段階が達成される。

更に、室８１は、大きな粒子が、室８０に入る粒子と衝
突して粒子塊状になるのを妨げる。軸線方向の長さがオ
リフづスＩＯの直径の１より短い円筒形室８１は、オリ
スイスとほぼ同じ直径の粒子が反転する材料床による衝
撃によって室８１内に残留するのを阻止する。室８０は
大きな粒子の衝撃を受けつけないその入口によって、同
じ機構による詰まりを阻止する。円筒形室８１に流入す
るに十分小さな粒子は、２回目に、環状室８０内のはる
かに小さな開口部によって環状室８０へふるい分けられ
る。環状室３０に入るに十分小さな粒子は、３回目に粒
子障壁ギャップ８ｚのさらに小さな開口部によりふるい
分けられる。ギャップ８２は、環状室８０に垂直な半径
方向の平面を有するので、ガスがポートを通して流れて
いない間、反転する床から、室８０内にた普る材料を介
して伝達される力によって、材料がギャップ８２内に詰
まらないようにする。このように、極小の大きさのあら
ゆる粒子はギャップ８ｚで機械的にふるい分けされ、一
方機械的に除去するにはあまりにも小さい粒子をギャッ
プ３２を流、れる乱流の流体−流れの浄化作用によって
空気圧的に除去される。

ポート６の使用中、特にデート６を材料の下に通す期間
中、流体がポート６を通っていないときには、あ名量の
小さな粒状物質がついには、流体分配キャビティ２７、
環状流体供給通路８８、及びスリーブ７の内部に入る。

ポート６がキルンシェル２とともに材料床２１に対して
上になる位置まで回転する間に、スリーブ？内の粒状物
質は重力によって環状流体供給通路８８へ入れられて、
密封リング３６に当たる。ポートがこの床の上の位置に
あるとき、ポートは流体をポートに通すことによって浄
化される。スリーブ７の内部から環状流体供給通路８８
を通る流体の流れは速度が。

流体通路の体積変化によって増加する。流れが密封り／
グ８６によって変えられて止りタブ２４を通してキャビ
ティ２７に流入するとき、この速度増加と乱流とにより
、密封リング８６に当たる粒状物２質をキャビティ２７
内へ浄化する。更に５粒状物質は粒子障壁ギャップ８ｚ
を通してキルン室８内へ浄化される。

第５図、及び第６図に示すような実施態様の操作では、
流体はス、リーブ７の内部から、流体供給オリスイス８
７を通って、上述のように、ノズル９のオリスイス１０
に分配するための流体分配キャビティ２７へ流入する。

本発明の１−トは、回転キルンとともに使用されるよう
に記載されているが、ドライヤ、クーラー等のような、
混合された大きさの粒状物質の反転床を処理するための
反応装置と関連して、使用することができる。

本発明の上述の詳細な説明から、本発明の目的がいかに
して好ましい仕方で達成されるかを示している。しかし
ながら、当業者が容易になしうるような、開示した概念
の均等物又は変形は１本発明の範囲に包含されるものと
解釈される。かくして、本発明の範囲は、特許請求の範
囲によってのみ限定されるものと解釈され゛る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による複数のポートを有する回転キルン
の部分側面図である。 第２図は第１図の■−■線におけるキルン壁の／−）の
断面図である。 第３図はポート構造の放出端部の図である。 第７図はノズルオリフィスに位置決めされたペース部材
のプラットフォームの図である。 第５図は本発明の変形実施態様の、第１図の■−ｎ線に
おける断面図である。 第６図は第Ｓ図に示す変形実施態様によるポート構造の
放出端部の図である。 第７図はノズルオリフィスに位置決めされたペース部材
のプラットフォームを示す本発明の変形実施態様の図で
ある。 ■・・・回転キルン、４・・・シェル、８・・・室、７
・・・中空スリーブ、１０・・・オリフィス、９・・・
ノズル。 １９・・・流体放出装置、２７・・・キャビティ、８８
・・・流体通路、ｚ９・・・肩、ｚ８・・・プラットフ
ォーム、２２・・・ペース部材、８２・・・粒子障壁ギ
ャップ、８１・・・円筒形室、８０・・・環状室。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１）種々の大きさの粒状物質の反転床を処理する室８
   を有する、一般的に水平な回転キルンｌのような反応器
   のシェル４を通して流体を供給するポート組立体であっ
   て、 反応器のシェルに取り付けられるようになっていて第１
   の端部が反応器内の室８と連通している中空スリーブ７
   と、前記スリーブの前記第１の端部に隣接して前記スリ
   ーブ内に同軸的に配置され、スリーブに平行な中心軸線
   をもつオリフィス１（ｌ形成したノズル９と、 前記スリーブの前記第１′の端部および前記ノズルから
   遠い側で前記スリーブに流体を供給す゛るための装置１
   ９とを有する、ポート組立体において、ａ）前記スリー
   ブ内で、前記ノズルと前記流体供給装置１９との間にペ
   ース部材ｚ２を有し、前記ペース部材２２は、前記ノズ
   ルおよびス・リーグと協働して夫々、 ／、＠記ベース部材と前記ノズルとの前に流体分配キャ
   ピテイ２７を構成し、 ａ、前記スリーブと前記ペース部材との間に、’ｆｎｌ
   記流体供給装、置か装前記流体分配キャビティ２７まで
   延びる流体通路８Ｂを構成し、ｂ）前記ペース部材２２
   から、流体分配キャピテイｚ７を通して、前記ノズルと
   間隔をへだてた関係をなしてノズルオリフィスＩＯ内へ
   軸線方向に延びるグラノドホーム２８を有し、前記プラ
   ットフォームはノズル９と協働して流体分配キャビティ
   ８８と連通し、かつ前記室８に開放するノズル室８０．
   ８１を構成し、Ｃ）肩２９が前記プラットフォーム２８
   と前記ペース部材とに隣接し、前記肩はグラノドホーム
   から突出しかつペース部材から前記ノズルおよびノズル
   オリフィスと間隔をへだてた関係をなして流体分配キャ
   ピテイ２７内へ突出してノズルと、ペース部材に面して
   いるノズルの側の肩との間に粒子障壁ギャップ８２を構
   成することｆ：ｑｉｆ徴とするポート組立体。 （２）　　前記ノズル室は環状室８ｏと円筒形室３１と
   からなり、反応室から流体分配キャビティ２７に入ろう
   とする粒状物質が多段階スクリーニン１”ｋ受１ｒｊ、
   該スクリーニングでは、大きな粒子は円筒形室によって
   締め出され、円筒形室へ入るに十分小さな粒子は環状室
   によって締め出され、環状室に入るに十分小さな粒子は
   粒子障壁ギャップ８ｚによって流体分配キャピテイに入
   れないように締め出されることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項に記載のポート組立体。 （３１前記ブラットフオーム２８は、前記円筒形室８１
   を構成するために、ノズルの軸線方向長さより短かい軸
   線方向長さをなし、 前記円筒形室は、反転床の材料が打撃して環状室へ材料
   を押し込むのを阻止するために、前記環状室８０を粒状
   物質の前記反転床から分離することを特徴とする特許請
   求の範囲第（２）項に記載のポート組立体。 鑞４）　　前記円筒形室はノズルの前記オリフィスの直
   径の局より短かい軸線方向長さを有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第（２）項に記載のポート組立体。 （５）　　前記環状肩２９は、前記ノズルから間隔をへ
   だてたブラットフオームによって構成される環状室の半
   径方向の長さより短い距離前記ノズルから間隔をへたて
   られることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項乃至
   第（４）項に記載のポート組立体。