JP3607558B2

JP3607558B2 - ロータリキルンの回転状態測定装置

Info

Publication number: JP3607558B2
Application number: JP2000055665A
Authority: JP
Inventors: 達也鈴木
Original assignee: 大新化工株式会社
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2020-03-01
Also published as: JP2001241852A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ロータリキルンの回転状態測定装置に係り、特に、シェルの外周面に配設されたサポーティングブロックの外径と前記シェルの外周に周設されたタイヤの内径との径差、および前記シェルと前記タイヤとの回転差が正常に保持されているか否かを把握するのに好適なロータリキルンの回転状態測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、一般に、セメントの製造工程等において利用されているロータリキルンは、図６から図８に示すように形成されている。
【０００３】
即ち、セメントの製造工程においては、円筒状に組立てられた耐火れんが１の外周に長尺なシェル２を周設してなるロータリキルン３を回転自在に設け、シェル２の一端部に設置した回転駆動装置４によりシェル２を所定速度で回転させながら、ロータリキルン３の内部に所定のセメントを供給して焼成等の所定の処理を施すようにされている。
【０００４】
前記耐火レンガ１は相互間の緊迫力により外側に広がろうとする力を、シェル２によって押さえることによりシェル２内に固着されており、全く接着剤等は使用されていない。更に、前記シェル２の外周面には、複数のサポーティングブロック６を介して環状のタイヤ７を前記シェル２の軸方向に所定間隔を有するように周設し、各タイヤ７を支持台８上に１対の受ローラ９を介して回転自在に支持するようになっている。前記シェル２は熱膨張により外径が増大するので、図に誇張して示すように、シェル２に溶接して固着されているサポーティングブロック６の外径はタイヤ７の内径より小さく形成されており、両者は相対回転するように形成されている。
【０００５】
このロータリキルン３の内部に所定のセメントを供給した状態で、回転駆動装置４によりシェル２を所定速度で回転駆動させると、前記タイヤ７がサポーティングブロック６を介してシェル２の回転を伝達されて一緒に回転駆動される。この際、シェル２のサポーティングブロック６の外径とタイヤ７の内径との径差（クリアランス）により、シェル２のサポーティングブロック６がタイヤ７の内面を若干転動し、シェル２とタイヤ７との間には回転差（ミグレーション現象）が生じる。
【０００６】
この回転差（ミグレーション現象）は、正常な状態で生じる場合は問題がないが、回転差（ミグレーション現象）に異常が生じると、ロータリキルン３の動力消費の増大や、サポーティングブロック６およびタイヤ７の異常摩耗を引き起こすだけでなく、ロータリキルン３の回転の脈動、負荷増大、シェル２断面の不規則変形等を引き起こしてしまう。
【０００７】
また、一般的に、前記シェル２は前記タイヤ７よりも剛性が小さいため、ロータリキルン装置の運転中は、シェル２内部の原料燃成物の荷重によって下方に押しつぶされ、断面は楕円の形状となっている。これをロータリキルン３のオーバリティというが、前記回転差（ミグレーション現象）の異常は、このオーバリティの悪化を招くとともに、耐火れんが１の破損や脱落、シェル２の繰り返しによる疲労亀裂などの二次的障害を招く。
【０００８】
さらに、前記サポーティングブロック６の外径と前記タイヤ７の内径との径差（クリアランス）は、オーバリティと相関関係を有しており、径差が増大すると、オーバリティも増大する傾向にある。このため、径差（クリアランス）は、シェル２の内周面に配設された耐火れんが１に影響を与えることとなる。
【０００９】
前記回転差（ミグレーション現象）が正常な場合は、ロータリキルン３が１回転する際にサポーティングブロック６の転動が少しずつ平均的に起こるようになっている。理論的には、ロータリキルン３が１回転した際には、”サポーティングブロック６の外径とタイヤ７の内径との径差×円周率”の長さだけシェル２とタイヤ７の位置が周方向にずれるようになっている。このサポーティングブロック６の外径とタイヤ７の内径との径差は、ロータリキルン３の最上部が最も大きくなっている。このロータリキルン３の最上部における径差はトップクリアランスといわれており、周方向のずれの長さ（転動距離）はスリップ幅といわれている。
【００１０】
このずれの長さからサポーティングブロック６の外径とタイヤ７の内径の径差を逆算することによって、サポーティングブロック６とタイヤ７とのクリアランスが正しく保持されているかどうかを把握することができるようになっている。
【００１１】
現状では、前記クリアランスを把握するためには、人手を使い、耐熱チョーク等を用いてサポーティングブロック６とタイヤ７の接点にマーキングをし、１回転ごとのサポーティングブロック６とタイヤ７との転動距離をゲージで測定する方法や、タイヤ７側面とその付近のシェル２円周方向上に、それぞれ１箇所の検知部を取り付け、これらの時差状況から１回転ごとのタイヤ７とサポーティングブロック６間の転動距離すなわち周方向のずれの長さを測定する方法が採用されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した方法は、あくまでもサポーティングブロック６の外径とタイヤ７の内径との径差を計算式より算出したものであり、実際の径差は、サポーティングブロック６およびタイヤ７間の抵抗やシェル１断面の不規則変形などの条件が加わるため、上記方法によって算出した数値とは必ずしも一致しない。
【００１３】
また、人手を使って、ロータリキルン３の稼働が停止している状態でサポーティングブロック６の外径とタイヤ７の内径との径差を直接ゲージで測定する方法もあるが、この方法は、稼働時における熱や荷重負荷等の条件を全く無視しているため、回転状態を正確に測定することにはならない。
【００１４】
このため、ロータリキルン３の稼働時におけるサポーティングブロック６の外径とタイヤ７の内径との径差およびシェル２とタイヤ７との周方向のずれの長さを正確に測定することができないため、オーバリティおよびミグレーションが正常な状態にあるか否かを正確に把握することができないといった問題が生じていた。
【００１５】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、ロータリキルンが稼働している状態においてサポーティングブロックの外径とタイヤの内径との径差およびシェルとタイヤとの周方向のずれの長さを実測値で、かつ同時に測定することによって、シェルのオーバリティおよびミグレーションが正常な状態にあるか否かを正確かつ迅速に把握することのできるロータリキルンの回転状態測定装置を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明の請求項１に係るロータリキルンの回転状態測定装置の特徴は、タイヤの側面に着脱可能とされた基盤を設け、この基盤に、シェル側への付勢力によってシェル側へ移動可能とされた移動板を設け、この移動板のシェル側の端部に、前記付勢力を介して前記シェルの外周面に摺接可能とされたローラを前記シェルの外周面との摩擦によって回転可能に配設し、前記移動板のシェル側への移動量を測定する移動量測定手段および前記ローラの回転角度を測定する回転角度測定手段を設けた点にある。
【００１７】
そして、このような構成を採用したことにより、ロータリキルンが１回転する間の前記移動板のシェル側への移動量を測定することによって前記サポーティングブロックの外径と前記タイヤの内径との径差を実測することができるとともに、これと同時に、前記ロータリキルンが１回転する間の前記ローラの回転角度を測定することによって前記シェルと前記タイヤとの間に生じる周方向のずれの長さを実測することができるため、シェルのオーバリティおよびミグレーションが正常な状態にあるか否かを正確かつ迅速に把握することができる。
【００１８】
請求項２に係るロータリキルンの回転状態測定装置の特徴は、請求項１において、移動量測定手段は、前記移動板のシェル側への移動の際にこの移動板によるシェル側への当接力を受けて目盛り数値を増加させるゲージからなる点にある。
【００１９】
そして、このような構成を採用したことにより、前記サポーティングブロックの外径と前記タイヤの内径との径差を簡易な構成によって正確に測定することができる。
【００２０】
請求項３に係るロータリキルンの回転状態測定方法の特徴は、請求項１または請求項２において、回転角度測定手段は、前記基盤に、回転角度に応じて指示する目盛り数値を増加させる円板状の指示板を回転自在に配設するとともに、前記ローラの回転軸および前記指示板の外周に、前記ローラの回転を前記指示板へ伝達する伝達ベルトを巻回してなる点にある。
【００２１】
そして、このような構成を採用したことにより、前記シェルと前記タイヤとの回転差を簡易な構成によって正確に測定することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るロータリキルンの回転状態測定装置の実施形態を図１乃至図５を参照して説明する。なお、従来と基本的構成が同一若しくはこれに類する箇所については同一の符号を用いて説明する。
【００２３】
図１および図２に示すように、本実施形態におけるロータリキルンの回転状態測定装置１１は、正面略長方形状の基盤１２を有している。この基盤１２の図１における上端部には、タイヤ７の内周面に係合する係合板１３が直角に延出されており、この係合板１３をタイヤ７の内周面に引掛けることによって基盤１２をタイヤ７の内周面に係合させるようになっている。また、前記基盤１２の図１における左右の両端部には、１対の側板部１４が前記係合板１３とは逆方向に延出するようにして形成されている。前記側板部１４には、前記基盤１２をタイヤ７の側面に固定するための１対の磁石１６が、上下方向に所定の間隔を設けて配設されている。前記基盤１２は、各磁石１６の磁力によってタイヤ７の側面に固定されるようになっている。
【００２４】
前記基盤１２には、図１における上下方向すなわちシェル２の半径方向に沿って長尺とされた移動板１７を有しており、この移動板１７は、複数の支持部材１８によって上下方向に移動自在に支持されている。
【００２５】
図１における最上部の支持部材１８には、前記移動板１７を図１における上方すなわちシェル２側へ付勢するための例えばコイルばね等の付勢部材１９がその上端部を固定されており、この付勢部材１９の下端部は、前記移動板１７に固定されている。
【００２６】
そして、前記移動板１７の上端部すなわちシェル２側の端部には、円盤状のローラ２１が回転自在に配設されており、このローラ２１は、前記付勢部材１９の付勢力を介してシェル２の外周面に摺接可能とされている。また、前記ローラ２１は、ロータリキルン３の稼働中に前記タイヤ７と前記シェル２とに周方向のずれが生じた場合に、前記タイヤ７の内周面との摩擦によって前記ずれの長さに応じた角度だけ回転するようになっている。
【００２７】
前記基盤１２上であって前記移動板１７の下部に対応する位置には、前記移動板１７のシェル２側への移動量を測定する移動量測定手段としてのゲージ２２が設けられている。
【００２８】
前記ゲージ２２は、前記移動板１７の近傍位置に、この移動板１７に平行とされ、移動板１７の移動量を示す目盛り（図示せず）が形成された表示板２３を有しており、この表示板２３には、上下方向すなわち移動板１７の移動方向に沿って長尺な長孔２４が形成されている。この長孔２４には、前記目盛りを指示する一対の指示部２５が前記長孔２４に沿って移動自在に配設されている。
【００２９】
なお、前記指示部２５は、図３に示すように、ビス型部材２５ａの軸部を前記長孔を通して内側に貫通させ、この貫通した軸部をナット型部材２５ｂで保持するとともに、前記ビス型部材２５ａの頭部（目盛りを指示する部分）を例えばコイルばね等の付勢部材２５ｃの付勢力によって頭部側に付勢するようにして形成されている。従って、前記指示部２５は、外力を加えない限り長孔２４において静止位置を保持できるため、移動板１７の移動量を正確に指示することができるようになっている。
【００３０】
前記移動板１７の前記ゲージ２２に対応する位置には、前記１対の指示部２５のうち上側の指示部２５を当接させることによって、この指示部２５をシェル２側に移動させる当接板２７が形成されている。この当接板２７は、前記移動板１７と一体的に移動するため、前記指示部２５は、前記移動板１７と同じ距離だけシェル２側に移動するようになっている。従って、前記ゲージ２２によって前記移動板１７のシェル２側への移動量を測定することができるようになっている。
【００３１】
なお、前記当接板２７は、前記指示部２５に対してシェル２側への当接力のみを付与するため、一旦シェル２側へ移動された指示部２５が当接板２７によって元に戻されることはない。また、下側の指示部２５は、例えばゼロ点補正等に用いるようにしてもよい。
【００３２】
前記基盤１２上には、前記ローラ２１の回転角度を測定する回転角度測定手段２８が設けられている。
【００３３】
前記回転角度測定手段２８は、前記基盤１２に回転自在に支持された円板状の指示板２９を有している。この指示板２９は、当該指示板２９の回転角度に応じた目盛り数値３０を矢印３１によって指示するようになっている。この指示板２９の外周面および前記ローラ２１の回転軸２１ａの外周には、前記ローラ２１の回転を前記指示板２９へ伝達する耐熱性および伸縮性を有する伝達ベルト３３が巻回されている。従って、前記ローラ２１の回転角度に応じた角度だけ前記指示板２９が回転をするため、前記指示板２９によって前記ローラ２１の回転角度を指示することができるようになっている。
【００３４】
前記基盤１２のほぼ中央には、回転状態測定装置１１をタイヤ７に着脱する際に、この回転状態測定装置１１を把持するためのハンドル３４が前記両側板部１４を介して取り付けられている。図４に示すように、前記ハンドル３４は、基盤１２に平行な長辺部３５ａおよびこの長辺部３５ａの両端部からシェル２側に直角に延出された１対の短辺部３５ｂからなるコの字状の把持部３５を有しており、前記短辺部３５ｂの一方には、開口３６が形成されている。
【００３５】
前記把持部３５の内側には、回転状態測定装置１１の着脱時における前記移動板１７の揺動を係止する係止部材３８が配設されている。この係止部材３８は、Ｌ字状のアーム部３９を有しており、このアーム部３９の角部は、前記長辺部３５ａの内側面に例えば蝶番４０等によって回動自在に支持されている。前記アーム部３９の一端部には、前記基盤１２と前記移動板１７との間隙に向かって係止爪４１が形成されている。また、前記アーム部３９の他端部は、前記短辺部３５ｂに形成された開口３６を通って把持部３５の外側に貫通されており、この貫通された他端部は、例えばコイルばね等の付勢部材４２によって基盤１２側に付勢されている。
【００３６】
前記係止爪４１は、通常の状態においては、前記付勢部材４２によって前記移動板１７から離間する方向に付勢されている。そして、回転状態測定装置１１を着脱する際にユーザーが前記把持部３５とともに前記係止部材３８を握ると、前記付勢部材４２の付勢力に抗する方向にアーム部３９が回動し、前記係止爪４１が前記基盤１２と前記移動板１７との間隙に嵌合されるようになっている。従って、前記回転状態測定装置１１の着脱の際に移動板１７を係止することができるようになっている。なお、移動板１７を係止する機構としては、他の公知の機構を用いることができる。
【００３７】
また、前記ゲージ２２には、ロータリキルン３の稼働時以外における前記指示部２５の揺動を防止するコの字状のストッパ４４が設けられている。前記ストッパ４４は、前記一対の指示部２５をまとめて狭持することによってこれらの指示部２５の揺動を係止するようになっている。また、前記ストッパ４４には、このストッパ４４を取り外すためのリング４５が紐４６を介して連結されており、このリング４５にユーザーが指を通した状態で紐４６を引っ張ることによって前記ストッパ４４を前記指示部２５から容易に取り外すことができるようになっている。
【００３８】
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００３９】
まず、初めに回転しているロータリキルン３とタイヤ７との側面に回転状態測定装置１１を固着する。即ち、図５に示すように、ロータリキルン３とタイヤ７との最下部において、前記回転状態測定装置１１の係合板１３をサポーティングブロック６の間に挿入すると同時に磁石１６によって基盤１２を固着させる。
【００４０】
このようにして固着すると、前記移動板１７に配設された前記ローラ２１は、付勢部材１９の付勢力を介してシェル２の外周面に接触し、この移動板１７のシェル２側の移動に伴ってローラ２１と指示板２９とが離間する際に、両者を連結している伝達ベルト３３が伸びる。
【００４１】
前記タイヤ７の回転にともなって、このタイヤ７の側面に固定された前記回転状態測定装置１１が、タイヤ７と一体的に移動する。
【００４２】
前記ロータリキルン３の稼働中に、サポーティングブロック６の外径とタイヤ７の内径との径差が増加する箇所では、前記移動板１７が付勢部材１９の付勢力によってシェル２側に移動する。このとき、移動板１７に形成された前記当接板２７は、この移動板１７の移動にともなってシェル２側に移動するとともに、前記ゲージ２２の指示部２５を当接させてこの指示部２５をシェル２側、すなわち指示する目盛り数値が増加する方向に移動させる。
【００４３】
これにより、移動板１７の移動量すなわちサポーティングブロック６の外径とタイヤ７の内径との径差の最大値（通常、トップクリアランスとなる）を実測することができる。
【００４４】
また、前記ロータリキルン３の稼働中に、シェル２とタイヤ７との間に周方向のずれが生じる際には、前記ローラ２１が前記シェル２の外周面との摩擦によってずれの長さに応じた角度の回転を行う。このローラ２１の回転は、前記伝達ベルト３３を介して指示板２９に伝達され、この指示板２９は、前記ローラ２１の回転に応じた角度の回転を行って目盛り数値３０を指示する。
【００４５】
これにより、シェル２とタイヤ７とに生じる周方向のずれの長さを実測することができる。
【００４６】
なお、前記移動板１７の移動および前記ローラ２１の回転は、ともにロータリキルン３の稼働中に生じるものであるため、前記サポーティングブロック６の外径と前記タイヤ７の内径との径差の実測と、シェル２とタイヤ７とのずれの長さの実測とを同時に行うことができる。
【００４７】
また、前記ロータリキルン３が１回転を完了した後、前記ハンドル３４を把持して回転状態測定装置１１をタイヤ７の側面から取り外すが、このとき、前記係止部材３８の係止爪４１によって移動板１７の揺動を係止することができるため、この移動板１７の揺動にともなうゲージ２２の数値変動を防止することができる。
【００４９】
逆に、サポーティングブロック６の外径とタイヤ７の内径との径差の実測値から逆算されたずれの長さと、前記実測されたずれの長さとを比較することにより、ミグレーションが正常に保持されているか否かを確認することができる。
【００５０】
次に、本実施形態における回転状態測定装置１１を用いて行ったシェルのオーバリティおよびミグレーションの評価試験について説明する。
【００５１】
なお、本試験においては、全長が７２ｍ、支点数が３支点とされ、タイヤ７の内径が３．５ｍとされたロータリキルン装置を用いた。そして、このロータリキルン装置によって、サポーティングブロック６の外径とタイヤ７内径との径差およびタイヤ７とシェル２との周方向のずれの長さを実測し、実測値と理論上の計算値とを比較した。
【００５２】
その結果を以下の表１に示す。
【００５３】
【表１】

【００５５】
また、サポーティングブロック６の外径とタイヤ７の内径との径差の実測値から逆算された周方向のずれの長さと、このずれの長さの実測値との間には、５ｍｍの差が生じている。これは、ロータリキルン３の支点でのタイヤ７およびシェル２間におけるミグレーションの不均一が大きな理由として考えられる。
【００５６】
この試験結果に、さらにシェル２の捻れ状態などに関する詳細なデータを交えることにより、サポーティングブロック６の転動に関してのより詳細な挙動を知ることができる。
【００５７】
したがって、本実施形態によれば、ロータリキルン３が稼働している状態においてサポーティングブロック６の外径とタイヤ７の内径との径差およびシェル２とタイヤ７との周方向のずれの長さを、実測値で、かつ同時に測定することができるため、シェルのオーバリティおよびミグレーションが正常な状態にあるか否かを正確かつ迅速に把握することができる。
【００５８】
なお、本発明は前記実施形態のものに限定されるものではなく、必要に応じて種々変更することが可能である。
【００５９】
例えば、前記実施形態においては、前記回転状態測定装置１１をタイヤ７の側面に固定していたが、これに限る必要はなく、タイヤ７側面への直接取付けが不可能な場合は、回転状態測定装置１１の側面とローラ軸に延長器具を取り付けるようにしてもよい。
【００６０】
また、前記移動板１７のシェル２側への移動量を測定する移動量測定手段としてゲージ２２を用いており、また、ローラ２１の回転角度を測定する回転角度測定手段２８として指示板２９を用いているが、これに限る必要はなく、例えば、前記移動板１７の移動量および前記ローラ２１の回転角度をデジタルセンサによって測定するようにしてもよい。
【００６１】
さらに、前記移動板１７のシェル２側の先端部に、前記ローラ２１の替わりにマグネット板を設け、シェルに密着したマグネット板とベルトの伸びから、シェル２とタイヤ７との周方向のずれの長さを測定するようにしてもよい。
【００６２】
また、ローラ２１と指示板２９とを共に移動板１７に設けて両者が一定間隔を保持した状態で一緒に移動するように形成してもよい。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べたように本発明の請求項１に係るロータリキルンの回転状態測定装置によれば、クリアランスおよびミグレーションが正常な状態にあるか否かを正確かつ迅速に把握することができる。
【００６４】
請求項２に係るロータリキルンの回転状態測定装置によれば、請求項１に係るロータリキルンの回転状態測定装置の効果に加えて、さらに簡易な構成によって移動板の移動量を測定することができる。
【００６５】
請求項３に係るロータリキルンの回転状態測定装置によれば、請求項１または請求項２に係るロータリキルンの回転状態測定装置の効果に加えて、さらに簡易な構成によってローラの回転角度を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るロータリキルンの回転状態測定装置の実施形態を示す斜視図
【図２】本発明に係るロータリキルンの回転状態測定装置の実施形態を示す正面図
【図３】本発明に係るロータリキルンの回転状態測定装置の実施形態を示す側面図
【図４】本発明に係るロータリキルンの回転状態測定装置の実施形態において、ハンドルを示す側面図
【図５】本発明に係るロータリキルンの回転状態測定装置の実施形態において、回転状態測定装置をタイヤの側面に固定した状態を示す図
【図６】従来のロータリキルン装置を示す側面図
【図７】図６のＡ−Ａ線に沿った断面図
【図８】図７のＢ部の拡大図
【符号の説明】
１耐火れんが
２シェル
３ロータリキルン
６サポーティングブロック
７タイヤ
１１回転状態測定装置
１２基盤
１７移動板
２１ローラ
２２ゲージ
２８回転角度測定手段

Claims

円筒状に組立てられた耐火れんがの外周にシェルを周設してなるロータリキルンを回転自在に配設し、前記シェルの外周に、サポーティングブロックを介して環状のタイヤを前記シェルに従動回転可能に周設したロータリキルン装置における前記シェルおよび前記タイヤの回転状態を測定するロータリキルンの回転状態測定装置において、
前記タイヤの側面に着脱可能とされた基盤を設け、この基盤に、前記シェル側への付勢力によってシェル側へ移動可能とされた移動板を設け、この移動板のシェル側の端部に、前記付勢力を介して前記シェルの外周面に摺接可能とされたローラを前記シェルの外周面との摩擦によって回転可能に配設し、前記移動板のシェル側への移動量を測定する移動量測定手段および前記ローラの回転角度を測定する回転角度測定手段を設けたことを特徴とするロータリキルンの回転状態測定装置。
前記移動量測定手段は、前記移動板のシェル側への移動の際にこの移動板によるシェル側への当接力を受けることによって目盛り数値を増加させるゲージからなることを特徴とする請求項１に記載のロータリキルンの回転状態測定装置。
前記回転角度測定手段は、前記基盤に、回転角度に応じて指示する目盛り数値を増加させる円板状の指示板を回転自在に配設するとともに、前記ローラの回転軸および前記指示板の外周に、前記ローラの回転を前記指示板へ伝達する伝達ベルトを巻回してなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のロータリキルンの回転状態測定装置。