JPS63282213A - プラグ組立体を備える加熱装置及び該プラグ組立体 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は工作物を加熱するための装置、殊にジェット復
熱器（復熱器；空気を予熱して燃焼室に送るための装置
であって、燃焼ガスと予熱する空気が、薄い壁を隔てて
流れるようになっている）の如き関連する熱回収楕遣内
に生ずる大きく急速な温度変化だけでなく高温環境に耐
えることのできる部品構造と配列を具体化した改良形フ
ァンプラグ組立体に関する。

（従来の技術） 必ずしもそのように限定されないけれども、本発明のフ
ァンプラグ装置は出願人の従来の米国特許第４，０６９
，００８号に開示の形式のジェット復熱器に有効である
。ジェット復熱器はスチールストリップの如き工作物を
加熱するために廃ガスの顕熱を活用している。復熱器は
頂部と底部に穿孔板を備えた水平方向加熱室を有し、該
４穿孔板は外側耐火壁により包囲された頂部と底部の廃
ガス室のガス排出部材を形成している。耐火壁とストリ
ップ加熱室の側部との間には側部を構成する垂直側板が
存在する。側部の一つは頂部廃ガス室と連通し、各 他方の側部は底部廃ガス室と連通している。外側部は駆
動シャフトを備えたファンを備えていて、上記シャフト
はファンプラグ装置内を延びることによって復熱器外側
方向に延びるようになっている。側部のファンは炉の外
側に配置されたペデスタル上に支持されたモータにより
駆動される。ファンプラグ装置は復熱器の耐火内張を施
した側壁内の比較的大きな開口用のクロージャを形成す
る。

普通、プラグ組立体は外周リムにより別個に保持される
内側と外側の金属板より構成されている。

金属板により包囲された内側空間は断熱材を満たすこと
ができる。若干の設備ではプラグユニットは確立された
温度変化速度の条件の下でジェット復熱器以外の組立体
のハウジング内で作業する。

ファンプラグ組立体の壁内をこのように断熱する有益な
目的の一つはファンのモータ駆動装置を保護することで
ある。

例えば、ストリップ処理ライン内にジェット復熱器を用
いて金属ストリップを加熱する場合、ストリップの走行
が停止した時、ストリップの走行が再び開始されるまで
ストリップ加熱プロセスを停止する必要がある。ストリ
ップの過熱を避けるため連動制御バルブを使用して可燃
燃料の供給を停止させ熱供給として高温廃ガスを供給す
るようにすることができる。かかるバルブが作動するこ
とによってすこぶる短期閏内燃焼プロセスのために所要
燃料入力を再び加えることによって復熱器が急速な温度
変化をこうむるようにすることができる。

この種の環境では復熱器の耐火内張は耐火れんがと比較
してすこぶる低い保熱特性を有する耐火ファイバの形を
とることができ、その比は１対１５ないし１対３５とす
ることができる。かくすることによって加熱責を著しく
低減し内張を薄く軽量にすることができる。しかしなが
ら、ストリップ処理ラインが停止し高温ガスの供給が再
開されたとき復熱器内には１分以内の間隔で華氏１４０
０度（７６０℃）の温度上昇が生ずることが発見された
。復熱器内の温度は華氏５００度（２６０℃）から１９
００度（１０３８℃）へ上昇した。断熱プラグ組立体内
の有効断熱量 度だけでなく耐火材料により貯えられる熱賛の減少は断
熱プラグ組立体の従来の設計が不十分であるとの認識を
もたらした。従来より、復熱器内の高温環境方向に位置
するプラグ組立体の面板は急速にヒートアップして膨張
した後外側面板が雰囲気方向に向かい高温の面板が回転
中のファン方向に弓なりになることが判っている。この
面板の歪みは大きく面板とファンとの間が接触する程で
ある。そのためにスチフナを面板に装着するだけでは不
十分である。なぜならばスチフナを面板に固定するため
に使用される溶接材や締結具は一定期間後ゆるみ、再び
面板の表面が動いて回転中のファンホイールと接触する
ようになるからである。このことが起こるとファンとプ
ラグ組立体は著しく傷んで通常破壊される虞れがある。

（発明の目的） それ故、本発明の目的は高温環境にさらされたときに熱
ひずみ゛から自由な面を有する一方、その高温面が雰囲
気等に向いた第２の面板と隔たり同面板により支持され
るファンプラグ組立体の部品の改良された構造と配列を
提供することである。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、ファンが炉等内で作業するための側壁
クロージャを形成する高温ファンプラグ組立体であって
、内側及び外側面板間を延び断熱障壁用のキャビティを
構成するスペーサにより別個に隔てられた該内側及び外
側面板と、両面板をスペーサに対して締付けるための締
結手段と、両面板により担われファンの駆動シャフト用
のシールを担うためのハブ手段と、両面板の一つに固定
され面板の他方の外周部分とスライド可能に係合するた
めのリム手段と、を備えたものが提供される。

望ましくは、上記リム手段は、その内側面上に互いに隔
たったリングを担う曲線形リム板を備えており、そのリ
ング間にギャップを形成し面板の外周部分が径方向に膨
張するように位置することができる。締付手段は、望ま
しくは、両面板内の整合した開口内を通り抜けるボルト
部材の形をとり、各ボルトの端部が面板の一つから延び
るようになっている０面板と各ボルトの端部にねじこみ
可能に取付けられたナツト部材との間には圧縮ばねが介
在し両面板間に弾性的な締付力がっくりだされるように
なっている。

かくして断熱材料を充填可能な両面板間のスペースは、
実質上一定の寸法関係に維持することができると同時に
、面板の一方の面板の他方に対する熱膨張は膨張プロセ
ス中にそりや歪みなく行なわれる。

（実施例） さて図面、特に第１図と第２図について述べると、第１
図と第２図を見たとき右から左へ炉内を通り抜けるスチ
ールやステンレス鋼の如きストリップＳを加熱するため
の炉２が描かれている。参照数字４は炉２の入口端にお
ける中間の不焼成炉部分（ｕｎｆｉｒｅｄ　ｆｕｒｎａ
ｃｅ　５ｅｃｔｉｏｎ）を示す、上記不焼成部分の入口
端には２つのジェット復熱器（ｊｅｔｒｅｅｕｐｅｒａ
ｔｏｒ）　６　、８がタンデム形に存在する。

炉２は加熱室１２を形成するばね耐火アーチを有し、加
熱室１２内では、燃料点火バーナ（従来の天然ガスバー
ナでよい）がその対向する側部の各々に炉の全長に沿っ
て配列されている。ｆのストリップ排出端においては、
その開口はシールとローラく図示せず）が備えられ、高
温廃ガスが大気中へ逃れることを防止している。不焼成
炉部分４の断面は炉２と基本的に同じであるがバーナを
有していない、炉４の入口端のルーフダンブナ（天井の
緩衝装置）１４はライン内にストリップＳが存在しない
始動時を除いて閏じられている。ロール１６は炉４の出
口端でストリップＳを支持する。

不焼成炉４のストリップ入口におけるジェット復熱器６
．８は同じ構造をとり、第４〜第６図に示す如く各復熱
器は耐火壁１８を有し、該耐火壁１８の端部開口２０．
２２は加熱室２４内に延びている。互いに隔たった直立
板２６は復熱器を側部部分２８．３０と中央部分３２に
分割する。頂部と底部の穿孔板３４゜３６は直立板２６
間を延び、中央部分３２にストリップ加熱室２４を、ま
た頂部廃ガス室３８と底部廃ガス室４０を形成している
。穿孔板３４．３８は一列の隔たった高温ガス排気孔を
備える。上記排気孔の寸法と間隔は高温廃ガスの温度と
体積に応じて選択される。ファン４２　、４４はそれぞ
れ室２８．３０内に配列される。各ファン４２．４４は
駆動シャフト４６を備え、該シャフト４６は断熱プラグ
組立体４８内の適当な開口内を通って復熱器外側方向へ
延びている。同シャフト４６は第７図と第８図に最も良
く示され以下詳細に説明する。ファン４２．４４はそれ
ぞれ耐火壁１８Ｃ； 外側χ配置されたモータ５０，５２により駆動される。

モータはそれぞれプラットホーム５４上に支えられ、モ
ータシャフトに固定されたプーリはベルトにより復熱器
の外側に配置されたファンシャフトの端部に固定された
プーリに接続される。

中間不焼成炉部分４からの廃ガスは復熱器６の開口２０
．２２を通り抜は更に復熱器８の開口２２．２０内を流
れ、各復熱器６．８内では入口５８．６０を通って側部
ファンスクロール部分２８．３０内へ入る。ファン４２
は廃ガスを出口６２（第５図）を通って底部廃ガス室４
０（第４図）内へ搬送し、更に下方穿孔板３６の孔を介
してストリップＳの底部に対して搬送する。

ファン４４は廃ガスを出口６４（第５図）を経て頂部廃
ガス室３８内へ搬送し、更に上方穿孔板３４の孔を介し
てストリップＳの頂部に対して搬送する。復熱器６．８
間には第３〜第６図に示す如くストリップ支持ロール６
６が設けられる。復熱器８の入口端にはスライドドア６
８が設けられる。側部２８，３０間には孔７０が設けら
れ、開孔７０は万−他のファンが何らかの理由で動作し
なくなった場合ガスの流れを一つのファンから頂底部の
廃ガス室３８．４０へ向けることを可能にする。

さて第７図と第８図について述べると、本発明は現場の
復熱器６，８の側壁内の開口のクロージャを形成する上
で有効な断熱プラグ組立体４８を提供する。ファン４２
．４４の駆動シャフト４６は復熱器の外側に延びる。プ
ラグ組立体４８の形はそれぞれ互いに隔たった全体とし
て平行な外側と内側の面板７２．７４を備えていること
が望ましい、各面板７２．７４は環状リングの形をとる
。外側のバブリング（環状板）７６は面板７２内の中心
環状開口の環状端部７８に固定される。バブリング７６
より小径の内側環状板８０は面板７４の中心環状開口の
環状端部に固定される。環状板７６．８０は互いに隔た
ったウェブ板８４゜８６により互いに間隔をおいた関係
に保持される。

板７６．８０，８４．８６は外側面板７２と内側面板７
４とを相互接続するシール支持ハウジングを形成する。

シール支持ハウジングにより機械的シール組立体８８が
担われファンシャフトを整合するように心取りされる。

外側環状リム９０はその一つの環状端部の周囲の溶接に
より面板７２の内側に向いた面に固定される。

リム９０の内側に突出した端部には環状リング９２゜９
４が互いに隔たって固定され、これによりその間に十分
な大きさのギャップを構成し内側面板７４の外周端部を
スライド可能に格納するようになっている。この構造は
内側面板７４が外側面板７２に対してだけでなくリム９
０に対しても迅速に径方向に膨袖収縮することを可能に
する。ジェット復熱器内の熱状悪による急速な寸法の変
化はその内部の急速な温度変化の結果であるが、それは
復熱器内に使用される断熱が例えば耐火れんがと比較し
て比較的少量の熱しか貯えられない場合に原著である。

先に述べた如く、ジェット復熱器内の温度の変動は、フ
ァンにおいて高温ガス温度の増加が１分につき華氏５５
０度（２８８℃）オーダとすることができる。

本発明は更にチューブ状スペーサ９６が、板７２゜７４
間の内側キャビティ内の所定の円周上に互いに間隔をお
いて配列されており、これにより一つの板７２又は７４
が他の板７４又は７２よりもずっと大きな速度で熱膨張
する間でさえこれらの板７２．７４を実質上均一な間隔
で保持するようになっている。スペーサ９６はボルト部
材９８により所定位置に保持される。各ボルト９８のヘ
ッド部分は板７４の高温面により支持され、シャンク部
分がチューブ状スペーサ内を延び端部が板７２から突出
するようになっている。各ボルト９８の端部上にはまず
座金１００が配列され、同座金１００は圧縮ばね１０２
の支持部材となっており、ばね１０２は該ばねの外側端
に対して座金１０６を加圧するナツト１０４に加えられ
たトルクにより所定負荷に圧縮されている。所望の力か
ばね１０２の圧縮により設定された後、第２のロックナ
ツト１０８がこのボルトの端部上に螺合され、第１のナ
ツト１０４に対し締付けられる。この部品構成は各スペ
ーサ９６に設けられる０面板７２上の外側フランジ部分
には互いに隔たった開口を設けられており、該各開口は
断熱プラグ組立体を復熱器の側壁に取付けるために使用
される締結具を格納し、これによりその内部に開口用の
クロージャを形成するようになっている０面板７２．７
４間のスペースは断熱材１１０を充填しており、断熱材
１１０は所定密度にパックしたカオウール（ｋａｏ替０
０１）セラミ・ンクファイバブランゲットの形をしてお
り、同ブランケットはボルト９４とばね部材を使用する
ことにより面板７２゜７４間に存在する締付力により維
持可能とすることが望ましい。

以上、第１図ないし第８図に示す実施例に関して本発明
を説明したが、正方形、矩形、８角形等の面板の如きそ
の他の類似実施例を使用したり、又上記実施例に対して
変形を施こして本発明と同一の機能を本発明の範囲より
逸脱せずに行うことができる。それ故、本発明は任意の
唯一の実施例に限定されるものでなく、特許請求の範囲
の範囲に従って解釈されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を具体化したジェット復熱器を備えた炉
組立体の入口端の長手方向正面図、第２図は第１図の組
立体の平面図、 第３図は第２図中の第１のジェット復熱器部分第４図は
第３図中の線４−４に沿って描いた断面図、 第５図はジェット復熱器の平面図で諸々の部分を破断し
て断面を見せたもの、 第６図は第５図中の線６−６に沿って描いた断面図、 第７図は本発明の高温ファンプラグ組立体の外側正面図
、 第８図は第７図中の線８−８に沿って描いた拡大断面図
。 Ｓ・・・ストリップ　　　　　２・・・炉６．８・・・
ジェット復熱器　　２０．２２・・・端部開口２４・・
・加熱室　　　　　　　２６・・・直立板３４．３６・
・・穿孔板　　　　　２８．３０・・・側方部分３８・
・・頂部廃ガス室　　　　４０・・・底部廃ガス室４２
．４４・・・ファン　　　　　　４６・・・駆動シャフ
ト７２．７４．−０面板　　　　　７６．８０・・・環
状板９０・・・リム ＦＩｏ、　　３ ＦＩ６．　４ ＦＩ６．　５ Ｆ／に　　６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ハウジングと、該ハウジング内でファンが作動する
   ための側壁クロージャを形成するプラグ組立体とを備え
   る加熱装置において、 該プラグ組立体は、 内側及び外側面板間を延びるスペーサにより別個に隔て
   られることにより、断熱キャビティを形成する該内側及
   び外側面板と、 上記内側及び外側面板を上記スペーサに対してクランプ
   する締結手段と、 上記内側及び外側面板により担われ、上記ファン用の駆
   動シャフトを回転可能にシールするハブ手段と、 上記内側及び外側面板の一方に固定され、上記面板の他
   方の外周部分に対しスライド可能に係合固定される手段
   と、の組合せからなる、 ことを特徴とする上記加熱装置。 ２、上記スペーサが均一な長さを有する複数のチューブ
   部材を備え、上記内側及び外側面板を均一な間隔をおい
   た関係に維持することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項に記載のプラグ組立体。 ３、上記締結手段が、 上記面板の一つにより支持されたヘッド部分と上記面板
   の他方から延びる端部とを有するボルト部材と、 上記各ボルトの端部上に受取られる弾性手段と、上記各
   ボルトの端部に係合し上記弾性手段を所定負荷の下に維
   持し上記面板を上記スペーサに対して圧縮するための保
   持部材と、 を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のプラグ組立体。 ４、上記ハブ手段が、剛性的に相互接続された環状部材
   を備え、上記面板間に剛性の相互接続部を形成すること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のプラグ組立
   体。 ５、上記リム手段が、 円形のリム板と、 上記リム板の内周面に担われ、上記面板の一つをスライ
   ド可能に支持する互いに隔たったリング部材と、 を備えることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のプラグ組立体。 ６、上記リム板が上記面板の他方に固定され該面板の他
   方により支持されることを特徴とする特許請求の範囲第
   ５項に記載のプラグ組立体。 ７、更に上記断熱キャビティ内に断熱手段を備えること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のプラグ組立
   体。