JPS589354B2 - カイテンキルンヨウノ ノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、鉄鉱石をもつと酸化程度の低い状態に還元す
るといった目的に用いる回転キルンで用いるノズルに関
する。

この種のキルンにおいては、キルンの外面に複数のノズ
ルを取付けキルンを貫通して放射状に突出させて、シェ
ルの全長にわたって円周上及び軸上の離間した位置でキ
ルン内に流体を注入する。

本発明は、回転還元ノズル上に取付け該キルンとともに
回転するノズルを提供することであり、前記ノズルは例
えば鉱石床の下方の適当な位置にある場合にはキルンに
例えば炭化水素油の如き液体還元剤を注入するか或いは
適当なガス状還元剤を注入するか、或いは前記ノズルが
例えば鉱石床の上方の適当な位置にある場合にはキルン
に例えば酸素又は空気の如きガス状酸化剤を注入するに
適するものである。

本発明の好ましい実施例の他の目的は、ノズルを介する
液状流動体の通路とノズルを介するガス状流動体の通路
とを完全に分離した回転還元キルン及びこれに類似した
装置用のノズルを提供することである。

本発明の更に別の目的は、回転還元キルン又はこれと類
似の装置内で用いるよう構成されたノズルであって、ノ
ズルを介して流れるガス状流動体流がノズルを介して流
れる液体燃料（例えば液体炭化水素又はオイル）の通路
と冷却関係にあり、従ってノズル先端を通る通路を含む
オイル通路内に存在する過剰の熱に伴なう炭素沈積及び
その他の望ましくない沈積を最少限に減小させるよう構
成されたノズルを提供することである。

本発明の更に別の目的は、ノズル組立体の一部を構成し
ている中央オイル．チューブを操作することによって、
ノズル先端から炭素沈積物等を容易に清掃できるよう構
成した回転還元キルン又はこれに類似した装置用のノズ
ル組立体を提供することである。

本発明の更に別の目的は、キルンが回転している最中に
「ロツデイング」（ｒｏｄｄｉｎｇ）によってオイル．
チューブ及びノズル先端部の清掃ができるか或いはキル
ンが回転している最中に容易にオイル．チューブの除去
及び交換ができるような回転還元キルン又は類似の装置
用のノズル組立体を提供することである。

上記の諸目的を達成するために、本発明の実施例によれ
ば、例えば鉄鉱石の如き鉱石を酸化程度の低い状態に還
元するために用いる型の回転キルンとともに用いるノズ
ルが提供される。

軸上及び周上で離間してキルンに取付けられた１本又は
多数本の類似したノズルは、キルンのシェルを貫通して
ほぼ放射状に突出しており、流体が回転キルンの内部に
注入される。

ノズルは、例えば天然ガス（メタン）の如き還元性ガス
状流体又は空気の如き酸化性流体をキルンの回転サイク
ルの適当な時間にキルン内部に入れるガス流路を有する
。

このノズルは更に、ノズル先端部にまで延伸するスリー
ブ内に滑動調節自在に取付けた中央オイル．チューブを
有する。

ノズルを通るガス通路は、オイル．チューブが囲繞され
ているスリーブの周囲に空室を形成しており、従って空
室内を通過するガスがオイル．チューブ及びノズル先端
部に冷却作用を及ぼす。

オイル．チューブの排出出口はノズル先端部から離れた
関係にある囲繞スリーブ内で且つノズル先端部ではなく
冷却区域内に位置させることができ、従って炭素沈積等
によるオイル．チューブの排出出口の目詰りを最小限に
することができる。

中央オイル．チューブを囲繞スリーブに固定している押
圧嵌合をゆるめることによって、中央オイル．チューブ
は囲繞スリーブ内で滑動移動することができノズル先端
部から炭素沈積物を清掃することができる。

中央オイル．チューブの入口端部が迅速に脱着できるか
ら、キルン回転時にオイル．チューブへのオイルの供給
をはずすことができ、中央オイル．チューブのオイル通
路内に清掃ロンドを挿入でき、この清掃ロツドがノズル
先端部を清掃係合するよう延ばすことができる。

前記の押圧嵌合をゆるめ同時に迅速脱着カップリングの
部材をはずすことにより、キルンが回転している間に中
央オイル．チューブの除去を完了し他のオイル．チュー
ブと交換することができる。

この構成の重要な特徴は、ノズル構造体の一部を形成し
ているオイル通路が、例えば天然ガス又は空気のような
ノズルによって処理されるガス状流動体のノズルを通る
通路から流動分離されていることである。

ガス状流動体及び液体炭化水素（若し使用する場合には
）のノズル入口部は弁によって、キルン回転サイクルの
適当な時間に適当な流体供給マニホルドに接続される。

本発明のその他の諸目的及び諸利益は、添附の図面を参
照しつつ行なう以下の説明から明らかになるだろう。

添附の図面の第１図を参照すると、例えば耐火性れんが
の如き適当な耐火性材料で構成され燃焼室１４を画成す
る内部ライニング即ち内部壁１２と一般に金属から構成
される外部壁即ちシエルｌ６とから成る回転還元キルン
の一部を総括的に参照符号１０を付して第１図に示す。

キルン１０の代表的な直径は３．０５乃至６．１０ｍ（
１０乃至２０フィート）であり、１分間当たり１／２回
転の速度で回転しているのが普通である。

複数の開口部１８がキルン壁部を貫通し燃焼室に通じる
よう設けられている。

各開口部１８はライニング１２及び外部壁即ちシェル１
６を貫通して延伸している、外部壁１６を貫通して延び
る開口部１８の一部の直径は大きく、この直径の大きい
部分を符号２４で示す。

これらの開口部１８は、キルン面の周囲に円周上及び軸
上で離れており、各開口部１８が例えば符号２０で示す
燃焼室への流体供給用のノズルを受容している。

典型的な還元キルンの場合、夫々が内部に位置するノズ
ル２０を有する１００個又はそれ以上の開口部１８があ
り、第１図にはこのような複数のノズルのうち１本だけ
しか示してない。

第１図に示すキルンは、第１図中に矢印で示したように
、第１図の図面に対して時計方向に回転し、鉱石ペレッ
ト等が排出口部６４に入る傾向が最少限になる。

ノズル２０は、熔接等によって外部壁即ちシエル１６内
の開口部２４の内側端部にしっかりと固定された中空で
略々円筒形の外部ケーシング２２と呼ぶべき部材を含む
細長い中空ノズル体部から成る。

ノズル体部は更に、ケーシング２２の内部に入れ子式に
受容されている中突で円筒形の第一内側スリーブ２６を
有し、スリーブ２６の外径はケーシング２２の内径より
もほんの僅か小さい。

スリーブ２６は着脱自在にケーシング２２に連結される
のが好ましい。

又、このスリーブ２６はキルンの軸に対して半径方向外
向きに適当な位置、図示した実施例の場合にはケーシン
グ２２の拡張肩部２８と実質的に一致する位置、まで延
びる。

スリーブ２６の内側端部は、キルンのライニング１２の
内周縁部に隣接ししかも半径方向外向きに短い距離へだ
たったところで終端する。

ノズル体部は更に、第二の又は半径方向内側（キルンの
軸に対して）の中空で円筒形の参照符号３０で示すスリ
ーブを有し、このスリーブは第一内側スリーブ２６の半
径方向内側の端部と入れ子式に係合している。

このスリーブ３０は第一スリーブ２６の内径よりもごく
僅かに小さい外径を有する直径減少部分３２を有し、従
ってスリーブ３０の部分３２は第一スリーブ２６の半径
方向内側端部と入れ子式に係合している。

スリーブ３０の符号３４を付して示す残部又は半径方向
内側の部分３２よりも厚みが大きく、キルン．ライニン
グ１２を貫通する開口部１８の内径よりも僅かに小さい
外径を有する。

スリーブ３０の半径方向内側端部は、キルンの内部内側
に向かって幾らか例えば１５．２ｃｍ（６インチ）程度
突出している。

この長さは、キルンの回転時にノズルが鉱石床の下側に
きた場合にノズルが還元されつつある鉱石の下面になる
長さである。

特に断わらない限り、本明細書中において用いる「半径
方向内側」及び「半径方向外側」なる語句は、回転キル
ンの長手方向軸に対して用いるものとする。

ノズル内部に同心的且つ同軸で且つキルンの半径方向に
延びるノズル２０の中央長手方向軸に沿って総括的に符
号３６で示す中空で円筒形のスリーブ部材があり、この
スリーブ部材は符号３８で示す円筒形の中央オイル．チ
ューブを閉鎖している。

オイル．チューブ３８は例えば炭素鋼等の物質でできて
いる。

スリーブ部材３６は必ずしもノズル２０と同心で同軸で
ある必要はなく、ノズル２０の長手方向軸に対して偏心
配置することもできる。

オイル．チューブ３８の全長に亘って、例えば直径３．
２ｍｍ（１／８インチ）程度の中央オイル通路３９が設
けられている。

オイル．チューブ３８は標準的には直径１．２７ｃｍ（
１／２インチ）である。

オイル．チューブ３８内のオイル通路３９の直径を比較
的小さくする（例えば３．２ｍｍ（１／８インチ〕にす
る）のは以下の幾つかの理由による。

（１）通路３９の直径が小さいとオイル．チューブ３８
からのオイル又は液体燃料が収束してかなりの速度にな
る。

（２）通路３９の直径を小さくとることにより、ノズル
へのオイル供給を断ち切った後において締切弁の下流側
のチューブ３８に残留するオイル用貯槽が最少限になり
、これによってノズルへのオイル供給を断ち切ってノズ
ルを鉱石床の下方から移動させた後にオイル．チューブ
３８からオイルがたれ落ちることが実質的になくなる。

オイル．チューブ３８の半径方向内側端部は半径の減少
した端部３８Ａで終端しているが、その半径方向最端部
を３８Ｂで示す、ノズル先端部を構成しており総括的に
４０で示す円筒形閉鎖部材は、スリーブ３０の半径方向
内側端部（キルンの軸に対して）に受容されている。

閉鎖部材４０は符号４２で示す中央に位置する貫通路以
外には孔部がなく、この通路４２は、以下により詳細に
説明するように、中央オイル．チューブ３８から排出さ
れたオイルをキルンに送る出口として役立つ。

通路４２の半径方向内側端部は直径の減少した排出オリ
フイス６０で終端する。

閉鎖部材４０は、オイル．チューブ３８を囲繞している
中央に位置するスリーブ３６とスリーブ２６及び３２と
の中間部のノズル構造体の内部の中空空間又は中空室７
５内に鉱石が通るのを防止する役割を果たす。

閉鎖部材即ちノズル先端４０は、該閉鎖部材４０の半径
方向外側の同様に傾斜しねじ切りを行なった開口部と係
合するスリーブ３６のねじ切り傾斜上端部と係合する位
置に保持されている。

スリーブ３６の半径方向外側端部は、ノズル２０の半径
方向外側端部（キルンの軸に対して）を閉鎖している端
部閉鎖プレート４４内の通路４６を通って延伸している
。

ボルト４８が閉鎖プレート４４及びノズル．ケーシング
２２の半径方向外側端部のフランジ５０を介して延伸し
、閉鎖プレート４４を図面に示す組立て位置に固定して
いる。

スリーブ３６には、閉鎖プレート４４の内面に置かれス
リーブ３６の適切な位置を制約する停止部として働く一
体の肩部５２が設けられている。

端部閉鎖プレート４４の半径方向外側に突出したスリー
ブ３６の一部の外面には符号５４で示すようにねじが切
られており、ナット５６がねじ５４と係合しプレート４
４の半径方向外側面に締めつけられてスリーブ３６を端
部プレート４４及びノズル構造体の残部に対して組立位
置に保持している．スリーブ３６の内部に同軸位置して
いる中央オイル．チューブ３８は閉鎖プレート４４の半
径方向外側に延伸し、且つスリーブ３６の半径方向外側
端部の更に半径方向外側にある。

オイル．チューブ３８の半径方向最内端３８Ｂの位置は
、中央オイル．チューブ３８の外部表面を締付け且つゆ
るめるとオイル．チューブ３８を動かすことができる符
号５８で示す再使用可能な押圧嵌合金具によって、調整
することができる。

より詳細に説明を加えるように、この押圧金具５８は後
述する迅速着脱連結具６８とともに、キルンが回転して
いる間に、中央オイル．チューブ３８を容易に除去し交
換させるものである。

抑圧取付金具そのものは当該技術分野においてよく知ら
れたものであり、その詳細な説明は不必要であると考え
る。

抑圧取付金具組立体５８は、該組立体５８の一部を成し
スリーブ３６の半径方向外側端部とねじ係合しているナ
ット５９によって、スリーブ３６の半径方向外側端部に
係止されている。

ナット５９の半径方向外側端部は、ナット６３の内側ね
じと螺合している外側ねじを有するブツシング状の部材
６１を支持している。

ナット６３は、例えばテフロン等のプラスチック材料か
ら成り中央オイル．チューブ３８の外側表面の周上に同
軸に位置する円錐形嵌め輪部材（図示せず）を閉鎖して
いる。

ナット６３を一方向に回転させると、ナットがこの円錐
形嵌め輪部材を締め固めてオイル．チューブ３８の表面
を変形させることなくオイル．チューブ３８の外面を締
付け係合させ、オイル．チューブ３８をスリーブ３６に
対して固定位置に保持する。

若し、ナット６３を逆方向に回転させると、オイル．チ
ューブ３８の外側に対する円錐形嵌め輪部材の係合をゆ
るめ、オイル．チューブ３８はスリーブ３６に対して移
動できるようになる。

上述の押圧取付金具は市販されており、例えばオハイオ
州、クリーブランド１０、イースト１４０番街８８４番
地のクロフオード．フイツテング．カンパニー（Ｃｒａ
ｗｆｏｒｄｆｉｔｔｉｎｇ Ｃｏｎｐａｎｙ，８８４
Ｅａｓｔｌ４０ｔｈＳｔｒｅｅｔ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ
１０，Ｏｈｉｏ）から入手でき、上記会社が１９５９
年に著作権を確立した彼等のスワゲロツク（ＳＷＡＧＥ
ＬＯＫ：米国登録商標）．チューブ．フイツテングス（
Ｔｕｂｅ Ｆｉｔｔｉｎｇｓ）と題するカタログ１３−
９５９に記載されている。

第１図からわかるように、オイル．チューブ３８の端部
３８Ａはノズル先端４０のオリフイス６０より１０〜１
３センチ（数インチ）外側に位置している。

実際、図面を参照すればわかるように、中央オイル．チ
ューブ３８の位置は、オイル．チューブ３８の端部３８
Ｂが普通スリーブ３６の半径方向内側端部より１０〜１
３ｃｍ（数インチ）半径方向外側になるように囲繞スリ
ーブ３６内にある。

ノズル先端４０に対する中央オイル．チューブ３８の端
部３８Ｂの最適位置は、オイル．チューブ３８の出口端
部３８Ｂにおける望ましくない炭素を最少限にすべくノ
ズル先端４０が充分に冷却されるようオイル．チューブ
３８の端部３８Ｂを位置させるべく調整することができ
、過熱と望ましくない炭素沈積を防止する端部３８Ｂの
最適位置が一たん定まれば、上述の如くに押圧取付金具
５８を締めつけて中央オイル．チューブ３８をこの位置
に保持することができる。

オイル．チューブ３８の端部３８Ｂがこの最適位置にあ
る場合、オイル．チューブ３８の排出端部は開放状態に
保たれ、端部３８Ｂが過熱されることが少なく且つ過熱
に伴なう炭素沈積も最少限になるから目詰りを起こすこ
ともない。

ノズル２０のケーシング部分２２には、所定ノズルが所
定時間に所定位置にあるキルン回転の部分によって例え
ば空気又はメタンの如きガス状流体源に連結することが
できる入口口部６２が設けられている。

キルンの内部に突出しているスリーブ３０の半径方向内
側端部には、口部６２を介して入ったガス状流体をキル
ン内に送入できる出口開口部６４が壁部に設けられてい
る。

入口口部６２から出口口部６４を通って、チューブ３６
の外面並びにケーシング２２及びスリーブ２６，３０の
内面に結合された中空室７５を介してガスが流れる。

ガス状流体通路６４の区域内において、ノズル構造体内
には、スリーブ３６の外周とスリーブ３０の内周との中
間に、邪魔板７０が置かれている。

この邪魔板７０は、鉱石ペレット等が口部６４を介して
ノズル構造体内部に落下するのを防止する役割を果たし
ている。

このノズル構造体の重要な特徴はその清掃特性であり、
該構造体はスリーブ３６内部において直線状に往復運動
できしかも炭素沈積物その他の夾雑物をノズル先端４０
及びノズル先端４０付近のスリーブ３６の半径方向内側
部分４１から清掃できる。

従って、押圧取付金具５８をゆるめると、中央オイル．
チューブ３８はスリーブ３６内において半径方向内側に
移動し、且つ回転キルンの軸に対して第１図の点線で示
す極限位置にまで移動することができる。

この位置においては、中央オイル．チューブ３８の端部
又は先端部３８Ａはノズル先端４０の通路４２に突出し
、オイル．チューブ３８の半径減少端部３８Ａは滑動フ
ィットがオリフイス６０を介しノズル先端４０の半径方
向内側表面を越えてキルンの内部にまで突出することが
でき、オリフイス６０を含むノズル先端部又はノズル先
端４０に隣接するスリブ３６の半径方向内側部分の内面
に結合した連通通路４１内の通路４２に蓄積した炭素沈
積物又はその他の夾雑物をオイル．チューブ３８から除
去して清掃を行なうことができる。

符号６８で示す迅速脱着連結具は、オイル供給源にオイ
ル．チューブ３８の入口端部を連結するために設けたも
のである。

第４図に最もよく示すように、この迅速脱着連結具は、
オイル．チューブ３８の半径方向外側端部にねじ込み付
着される雄型部材６９を有する。

迅速脱着連結具の雌型部材７０は、エルボ７２に連結さ
れ、このエルボはオイル供給源に導く柔軟なチューブ状
管７４に連結されている。

雌型部材７０内にははね押圧逆上弁（図示せず）がつく
りつけられており、この逆止弁は雌型部材６９が迅速脱
着連結具の雌型部材７０との係合を解かれた場合に管７
４を介するオイルの流れをさえぎる。

然し乍ら、雄型部材６９が雌型部材７０と係合すると逆
止弁は開放位置に押され、オイルは供給源から管７４及
び迅速脱着連結具の連結エレメント６９〜７０を介して
チューブ３８の入口端部に流れる。

迅速脱着連結具を設けることにより、キルン回転中に雌
型脱着エレメント７０を雄型脱着エレメント６９から解
放することができ、清掃ロツドをオイル．チューブ３８
の中央長手方向孔部即ちオイル通路３９に挿入すること
ができ、従ってオイル．チューブの通路３９の清掃を行
なうことができ、更に通路４２のオリフイス６０を含む
ノズル先端４０を介して通路４２の清掃ができる。

又、迅速脱着連結具６８を取りはずすと、オイル．チュ
ーブ３８の除去及び交換が可能である。

オイル．チューブ３８の除去及び交換を行なう場合、オ
イル．チューブの除去を可能にするためには押圧取付金
具５８をゆるめる必要があることは勿論であり、新しい
オイル．チューブ３８を置いた後には押圧取付金具５８
を再び締めつける必要がある。

連結具６８を取りはずしたときには、雌型エレメント７
０内の内蔵逆止弁が閉鎖位置に移動するから管７４から
のオイル流はさえぎられる。

上述の型の迅速脱着連結部はよく知られ且つ市販されて
いる。

例えば上述の型の迅速脱着連結具は、オハイオ州４４１
３５、クリーブランンド、ウエスト１５０番街４０３１
番地のザ．ハンセン．マニュファクチュリング．カンパ
ニー（Ｔｈｅ ＨａｕｓｅｎＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎ
ｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，４０３１ Ｗｅｓｔ １５０ｔｈ
Ｓｔｒｅｅｔ，Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，Ｏｈｉｏ ４４１
３５）で製造，販売されている。

上記のノズル構造体は、直接還元キルン内の種種の組合
せの流体に用いることができる。

例えば、天然ガス（メタン）を還元剤として用いる場合
、所定のノズル２０が鉱石床の下部を回転している期間
中は適当な弁及びマニホルド手段によって口部６２をメ
タン源に接続する。

所定のノズル２０が鉱石床下部から回転すれば、所定ノ
ズルの口部６２に対する還元ガスの接続をはずし、所定
ノズルが鉱石床上の上昇位置に到達すると口部６２を例
えば空気又は酸素等の酸化性ガス源に接続することがで
きる。

この例の場合には、還元剤としてガス状流体を使用し、
酸化性ガスとしてもガス状流体を用いたから、組立体の
オイル．チューブ部分は使用しなかった。

実際、上記のような状況下では所定ノズルを介してオイ
ルが注入されないのであれば、オイル．チューブ３８の
代わりにスリーブ３６を「ダミー」（ｄｕｍｍｙ）で閉
鎖しておいてもよい。

然し乍ら、ガス状還元剤を使わない他の状況下では、同
一ノズルの中央オイル．チューブ３８は、少なくともノ
ズルが鉱石床下部にあるようなキルン回転サイクルの時
間部分においては、ノズルが鉱石床下部を通過する使定
時間適当な弁及びマニホルド手段によって中央オイル．
チューブの入口端部に接続された加圧オイル又は加圧液
状炭化水素還元剤に接続することができる。

オイルを還元剤として使用する場合、オイルはノズル先
端通路４２のオリフイスから鉱石床に注入される。

オイルを注入すべき鉱石床の所定部分の下方を所定ノズ
ルが通過した後は、液体炭素源とオイル．チューブ３８
との接続を切り離し、ノズルが鉱石床上の上昇位置にあ
る回転サイクルの適当な期間適当な弁及びマニホルド手
段によって口部６２を例えば空気又は酸素の如き酸化性
ガス源に接続することができ、この酸化性ガスはノズル
構造体から出口口部６４を介してキルン内に出る。

ノズルが鉱石床上で所定角度回転した後に、酸化性ガス
源と口部６２との接続を切る。

回転キルンの回転サイクルの適当な時間において所定ノ
ズルの口部６２−６４を介してキルン内に還元性ガス及
び酸化性ガスを注入するためにこのノズルを使用する場
合には、回転サイクルの適当な時間にキルンに夫々のガ
ス状流体を入れるのを制御すべく、本発明者の開示した
米国特許第３７９４４８３号明細書において使用したと
同様の弁及び制御システムを用いることができる。

中央オイル．チューブ３８及びノズル先端４０を介して
キルン内に例えばオイルの如き液体炭化水素を注入する
場合には、オイル．チューブ３８へのオイル流を上述の
米国特許第３７９４４８３号明細書に記載したカム作動
制御システムに類似しこれに適当な修正を加えた別個の
ＯＮ−ＯＦＦバルブによって制御することにより、所定
のノズルが鉱石床の下部又は鉱石床の一部分の下部を通
過する間だけ液体炭化水素がキルン内に注入されるよう
にすることができる。

以上の説明から、本発明の構成に従うノズルは入口口部
６２を通過し出口開口部６４を介してキルン内に流れ去
るガス状流体取扱いに用いることができ、このガス状流
体は回転サイクルの還元部分の期間中は例えばメタンの
ようなガスであり、回転サイクルの酸化部分の期間中は
例えば酸素又は空気のような酸素含有ガスであることが
わかる。

同一のノズルを例えば液体炭化水素（オイル）の如き液
状流体又は液状燃料を取扱い消費させるために装着する
こともでき、この液状流体はガス状還元剤を使用する代
わりにノズルが鉱石床の下部を回転している間に鉱石床
に注入できる。

ノズル先端部が第１図に示す実施例における如くキルン
内部に突出せずにキルンの内側周縁と実質的に同一平面
になるように取付けることが望ましい場合に使用するに
適した修正ノズル構造体を第２図及び第３図に示す。

第２図に示すキルンは何れの方向にでも回転できる。

第２図及び第３図に示すように、符号１００で総括的に
示すノズル組立体は多くの点において第１図のノズル構
造体に類似しており、基本的にはノズル先端の構造が第
１図に示した構造体と異なる。

第２図及び第３図に示す修正ノズルの説明において、第
１図のノズル構造体の各部と類似した部分は第１図で用
いた参照番号にダッシュ（′）を付して示す。

第１図に関して説明したと同様の総括的に１０′で示す
回転キルンの一部は、例えば耐火れんがの如き適当な耐
火性物質から成り燃焼室１４′を画成する内側ライニン
グ即ち内壁１２′と、一般に金属製の外壁即ちシェル１
６′とから成る。

総括的に１００で示すノズルは、ライニング１２′を介
して延伸する開口部１８′内にあり、ノズル１００は又
、シェル１６′中の開口部１８′の拡大部分２４′を介
して延伸している。

第１図に関連して説明したように、多数の軸方向及び円
周方向に離間した開口部１８′がキルンの表面に設けら
れており、第２図にはこのような開口部１８′とこの開
口部１８′内に受容されている１本のノズルを示した。

ノズル１００は、半径方向内側端部が外部壁部即ちシェ
ル１６′中の拡大開口部２４′に熔接によって固定され
ている円筒形外側ケーシング２２′を含む細長い中空の
ノズル体部から成る。

このノズル体部は更に、ケーシング２２′内部に入れ子
式に受容された中空円筒形の第一内側スリーブ２６′を
有し、スリーブ２６′の外径はケーシング２２′の内径
よりも僅かに小さい。

スリーブ２６′はキルンの軸に対して半径方向外側に延
伸し、図面に示す実施例の場合ケーシング２２′の拡大
肩部２８′の位置とほぼ一致する適当な位置にある。

スリーブ２６′の半径方向内側端部は、キルン・ライニ
ング１２′の内縁に隣接ししかも少しだけ半径方向外側
に離間している。

ノズル体部は更に、総括的に３０′で示す半径方向内側
（キルンの軸に対して）にある中空円筒形の第二スリー
ブを有し、この第二スリーブは第一内側スリーブ２６′
の半径方向内側端部に入れ子式に係合している。

スリーブ３０′は、第一スリーブ２６′の内径よりも僅
かに小さい外径を有する直径の減少した部分３２′を有
し、従ってこの部分３２′が第一スリーブ２６′の半径
方向内側端部と入れ子式に係合することができる。

参照符号３４′で示すスリーブ３０′の残りの部分即ち
半径方向内側部分は部分３２′よりも厚さが大きく、キ
ルン・ライニング１２′を貫通する開口部１８′の内径
よりも僅かに小さい外径を有する。

スリーブ３０′の半径方向内側端部はキルンの内部に僅
かに、例えば５．０８ｃｍ（２インチ）突出しており、
キルンが鉱石床の下部にあるキルン回転相内にノズルが
ある場合にはこの突出部は鉱石の下にある。

キルンの半径方向に延伸するノズル１００の中央長手方
向軸に沿ったノズル１００内部に同軸で符号３６′で総
括的に示す中空円筒形スリーブ部材があり、この部材が
符号３８′で示す円筒形中央オイル・チューブを囲繞し
ている。

スリーブ部材３６′は必ずしもノズル１００吉同軸であ
る必要はない。

オイル・チューブ３８′の全長に亘って、第１図の実施
例に関して記載したと同様の直径の小さな中央オイル通
路３９′が設けられている。

オイル・チューブ３８′の半径方向内側端部は直径の減
少した端部３８Ａ′で終端しており、この端部の半径方
向最内側端部を符号３８Ｂ′で示す。

ノズル先端を構成する符号１０４で示す円筒形閉鎖部材
は、スリーブ３０′の半径方向内側端部（キルンの軸に
対して）内に受容されている。

閉鎖部材即ちノズル先端１０４が半径方向外側表面上に
設けられ、これはキルンの軸の半径方向外側に延伸し、
スリーブ３６′の半径方向内側端部上の外側ねじと共働
係合する内側ねじ１０８を有する符号１０６で総括的に
示す中空ネック部を有しており、従ってノズル先端１０
４のネック部１０６を固くしかも着脱自在にスリーブ３
６′の半径方向内側端部に係合させて固定できる。

ノズル先端１０４には直径の減少するオリフイス１１０
′で終端する該ノズル先端を貫通する中央に位置するオ
イル通路１１０が設けられており、この通路はオイル・
チューブ３８′を閉鎖するスリーブ３６′の上端部の中
空内部４１′と連通しており、従ってオイル・チューブ
３８′の出口端部３８Ｂ′から噴出された加圧オイルは
スリーブ３６′内のスペース４４′を介しノズル先端１
０４の通路１１０及びオリフイス１１０′を介してキル
ン内の鉱石床内に送られる。

ノズル先端部１０４の半径方向内側面（キルンの軸に対
して）の位置は、ノズル先端部４０がキルンの中空内部
に突出していた第１図に示した構造体の場合とは異なり
、キルン１０′の内周縁１０２と実質的に等しい面上に
ある。

第２図及び第３図に示すノズル先端１０４には、同心で
半径方向に離れた（ノズル１００の長手方向軸に対して
）彎曲離間ガス通路１１２の複数の列が設けられており
、これらを介してガス状流体がスリーブ３６′の外面並
びにケーシング２２′及びスリーブ２６′，３０′の内
面に結合した中空空間又は中空室１５′からキルンの内
部に出てゆく。

これらのガス状流体は、ガス状流体用の入口口部６２′
を介して空間又は室７５′に入ってゆく。

第２図及び第３図に示した実施例においては、ガス状流
体がノズル先端の口部又は通路１１２を介してノズル１
００の長手方向軸に平行な方向即ちキルンの軸に対して
はほぼその半径方向に排出されることに注意されたい。

これとは異なり、第１図に示した構造体においては、ガ
ス状流体はノズル２０のガス状流体排出口部６４を介し
てノズルの長手方向軸のほぼ半径方向即ちキルンの軸に
対して円周方向に排出される。

スリーブ３６′の半径方向外側先端部は、ノズル１００
の半径方向外側端部（キルンの軸に対して）を閉鎖して
いる端部閉鎖プレート４４′内の道路４６′を通って延
伸する。

ボルト４８′がノズル・ケーシング２２′の半径方向外
側端部において閉鎖プレート４４′及びフランジ５０′
を介して延伸し、第１図の実施例について説明したと同
様にして閉鎖プレート４４′を組立位置に固定する。

スリーブ３６′には、閉鎖プレート４４′の内面上にお
かれスリーブ３６′を適当な位置におくよう制限する働
きのある一体の肩部５２′が設けられている。

端部閉鎖プレート４４′の半径方向外側に突出したスリ
ーブ３６′の部分の外面には符号５４′で示すようにね
じが切られており、ナット５６′がこのねじ５４′と係
合し端部プレート４４’の半径方向外側面に締めつけら
れて、組立位置にあるスリーブ３６′の端部プレート４
４′及びノズル構造体の残部に対する位置を、第１図の
実施例について説明したと同様に、保持する。

スリーブ３６′の内部に同心配置された中央オイル・チ
ューブ３８′が閉鎖プレート４４′の半径方向外側に延
伸し且つスリーブ３６′の半径方向外側端部の更に半径
方向外側に延伸している。

中央オイル・チューブ３８′の外面を締めつける符号５
８′で示す再使用可能な押圧取付組立体によって、オイ
ル・チューブ３８′はスリーブ３６′に対して所定の如
何なる位置にも調整できる。

この再使用可能な押圧取付金具組立体５８′は、第１図
の実施例について説明したと同様のものである。

オイル・チューブ３８の半径方向内側端部３８Ｂ′の位
置は、ノズル先端１０４から半径方向外側に離してスリ
ーブ３６′内において最適位置に調整し、オイル・チュ
ーブ３８′の過熱を最少限にし従ってオイル・チューブ
３８′の出口端部における炭素沈積を最少限にすること
ができるが、この点に関しては第１図の実施例に関する
説明と全く同じである。

第１図の実施例について述べた迅速着脱連結具６８と同
様の迅速着脱連結具６８′を用いて、オイル・チューブ
３８′の入口端部をオイル供給源に着脱自在に連結する
。

既述したように雄型脱着エレメント６９を雌型脱着エレ
メント７０から取りはずすことにより、オイル・チュー
ブ３８′の孔部３９′に清掃ロツドを挿入することがで
きる。

この「ロツデイング」操作はキルン回転中に行なうこと
ができる。

既述の如く、還元キルンの直径は３．０５乃至６．１０
ｍ（１０乃至２０フィート）が普通であり、１分間当た
り０．５回転の速度で回転する。

中央オイル・チューブ３８を完全に除去して取換えるこ
とを望む場合には、キルンを回転させたままで押圧取付
金具をゆるめて中央オイル・チューブ３８を除去し、次
いで新しいオイル・チューブ３８を装着した後に押圧取
付金具５８を再び締めつけることにより除去・交換を行
なうことができる。

中央オイル・チューブ交換を行なう時には迅速着脱連結
部の接続も切る。

第１図の実施例に関して説明したと同様にして、キルン
を回転させたまゝで、押圧取付金具５８′をゆるめて中
央オイル・チューブ３８′を閉鎖スリーブ３６′の内部
で往復運動させて、第２図に点線で示すように通路１１
０のオリフイス１１０′内に直径の減少した部分３８Ａ
′を滑動自在に受容せしめ、ノズル先端１０４の（オリ
フイス１１０′を含む）オイル出口通路１１０から炭素
沈積物又はその他の夾雑物を除去することにより、ノズ
ル先端１０４のオイル出口通路１１０を清掃するために
中央オイル・チューブ３８′を使用することもできる。

ノズル先端内の（オリフイス１１０′を含む）通路１１
０を清掃し且つスリーブ３６′内の空間４１′を清掃す
るために中央オイル・チーブを往復運動させる場合には
迅速着脱連結具６８′もとりはずすことが好ましい。

第２図及び第３図に示すノズル構造体は、第１図に示し
た実施例の場合と同様にして、キルンの回転サイクルの
適当な時間にキルン内に例えばオイル等の液体燃料又は
ガス状流体のような所望流体を導入するために使用する
ことができる。

実際には、本発明の何れかの実施例を用いる直接還元プ
ロセスは、所定のノズルの回転サイクルの一部において
例えば空気又は酸素のような酸化性ガスを中空室７５か
らガス入口口部６２を介してガス出口口部６４に接続す
るプロセスを含むから、この種のガスが室７５を通過す
ることにより冷却スリーブ３６（第１図参照）又は３６
′（第２図参照）及びオイル・チューブ３８又は３８′
が冷却され、更にノズル先端４０又は１０４が冷却され
る。

従って、所定のノズルのサイクルの一部においてこのノ
ズルをキルン内へのオイル注入に用いた場合には、上記
のガス流の冷却効果の助けによって、ノズル構造体のオ
イル出口通路特にオイル・チューブ３８又は３８′のオ
イル出口開口部３８Ｂ（第１図参照）又は３２Ｂ’（第
２図参照）並びにノズル先端内の液体燃料通路４２（第
１図参照）及び１１０（第３図参照）の炭化が最少限に
なるとともに、熱の存在に伴なう他の沈積物も最少限に
することができる。

キルン操業時に冷却を行なわない場合には、ノズル構造
体の半径方向内側部分は、例えば９８２’Ｃ（１８００
゜Ｆ）程度の温度になる。

キルンの回転各サイクル時に時々室７５又は７５′を通
過する雰囲気温度（例えば３７．８゜Ｃ〔１００゜Ｆ〕
又はそれ以下）の空気等のガスの冷却作用により、オイ
ル・チューブ及びノズル先端の温度は大幅に低下し、熱
の存在に伴なうオイル・チューブ及びノズル先端部内の
炭素沈積物又はその他の沈積物が完全になくなるとはい
えないまでも、この種の沈積物を通常許容できるレベル
に落とすことができる。

ガス通路又は冷却室７５と作動関係にあるこれらの部材
によって達成できるスリーブ３６及びオイル・チューブ
３８の冷却による別の利益は、オイル・チューブ３８を
充分に冷却して少なくとも液体炭化水素又はオイルがオ
イル・チューブ３８又は３８′の端部３８Ａ又は３８Ａ
′から放出されるまでは、これを液相状態に保ち得るこ
とであり、これは望ましいことである。

図示した両実施例によるノズル構造体を通るオイルの状
態の監視を行なう代表的な手順は以下の通りであるが、
キルンは絶え間なく１日２４時間操業されていることに
留意されたい。

上述の冷却によって得られる利益にも拘らず、監視を行
なうことが望ましい。

又、キルンの操業条件の異常変化は、オイル通路内に望
ましくない沈積物又は集結物をつくる傾向がある。

（１）各シフト毎に１回（即ち各８時間毎に１回）ノズ
ル２０の迅速着脱連結具６８の各部材を互いに取りはず
してオイル・チューブ３８の通常は直径３．２ｍｍ（１
／８インチ）の通路３９に清掃ロッドを挿入できるよう
にする。

実際には、この清掃ロツドは通路３９よりも僅かに直径
の小さなワイヤーである。

清掃ロツドをオイル・チューブ３８の全長に亘って挿入
し、ノズル先端部４０（第１図参照）のオリフイス６０
を含む通路４２を介し或いはノズル先端１０４（第２図
参照）の通路１１０及びオリフイス１１０′を介して突
出させる。

清掃ロツドが困難なく通路４２のオリフイス６０又は通
路１１０のオリフイス１１０′の半径方向最内側端部に
まで押し込むことができれば、清掃ロンドを引き抜き、
オイル・チューブ３８の半径方向外側端部からノズル先
端４０（第１図参照）又はノズル先端１０４（第２図参
照）の半径方向内側端部の全路に貫通オイル通路がある
ことが確認できる。

この場合には、迅速着脱連結具６８を再結合させる。

（２）前記の工程（１）でワイヤー・ロツドを使用した
場合に清掃通路４２及びそのオリフイス６０（第１図参
照）又は通路１１０及びオリフイス１１σ（第２図参照
）で困難があれば、押圧取付金具５８をゆるめて、第１
図に鎖線で示すようにオイル・チューブ３８の直径減少
部分３８Ａがノズル先端４０の出口通路４２のオリフイ
ス６０を通過するまで或いは第２図に鎖線で示すように
オイル・チューブ３８′の直径減少部分３８Ａ′がノズ
ル先端１０４の通路１１０のオリフイス１１０′ を通
過するまで、オイル・チーブ３８を直線的に移動させる
。

オイル・チューブ３８を前述のように直線的に移動させ
ると、キルンの軸に対して半径方向内側にあるスリーブ
３６の部分付近のスリーブ３６の内壁に結合した空間４
１或いは第２図の実施例の場合の同様の空間４１′から
、炭素沈積物又はこれに類似した沈積物が追い出される
。

（３）炭素又はその他の夾雑物の沈積が通路４２（第１
図参照）又は１１０（第２図参照）に非常に固く詰まっ
ていて上述の工程（２）のオイル・チューブ３８の移動
によってもこれら沈積物の除去が不可能である場合には
、オイル・チューブ３８を取り除いてオイル・チューブ
３８の代わりに特殊な工具を挿入する。

この工具は特殊な穴ぐり先端部又はこれに類するものを
有し、ノズル先端４０の通路４２及びオリフイス６０（
第１図参照）或いはノズル先端１０４の通路１１０及び
オリフイス１１０’（第２図参照）の穴ぐりを行ない清
掃を行なうために使用するものである。

特殊な清掃工具による操作を行なった後、オイルーチュ
ーブ３８を再びスリーブ３６内に位置させるか、或いは
所望する場合には取り除いたチューブの代わりに新しい
清浄なオイル・チューブと交換して、押圧取付金具５８
を締めつけてオイル・チューブの外面と係合させる。

（４）ワイヤー・ロンド等の手段によるオイル・チュー
ブ３８の清掃で困難に遭遇した場合には、オイル・チュ
ーブ３８全体を取り除いて新しいか又は清掃をしておい
たオイル・チューブと取換えて、押圧取付金具を再び所
定場所に締め付けて交換オイル・チューブを適当な位置
におくこともできる。

本明細書においては、管３８を「オイル・チューブ」と
呼び、この管３８を通る液体燃料をオイルと呼んだけれ
ども、このような表示は例示の目的で且つ記載の簡略化
のために用いたものである。

管３８はあらゆる型の液体燃料を還元キルンに供給する
ために使用できること勿論である。

この液体燃料は、普通、例えは石油の如き液状炭化水素
である。

本発明に関する上記の詳細な説明から、本発明の諸目的
が好ましい方法で如何にして達成されるかがわかる。

然し乍ら、当業者が容易になし得る変実例及び均等物は
本発明の技術的範囲内に当然含まれるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、回転キルンの壁部を通って延伸し回転キルン
内部に突出している本発明によるノズルの断面図である
。 第２図は、ノズル先端部がキルン内部に突出せずにキル
ンの内円周面と実質的に同一面上にある型の本発明によ
る変型ノズルの断面図である。 第３図は、第２図に示したノズルをキルンの内部からみ
た平面図である。 第４図は、オイル・チューブ用の迅速着脱カップリング
の拡大図である。 １０・・・・・・キルン、２０・・・・・・ノズル、２
２・・・・・・ケーシング、２６ ，３０，３６・・・
・・・スリーブ、３８・・・・・・オイルチューブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鉱石を酸化程度のより低い状態に還元する回転キル
   ンで用いるノズルであって、キルン壁部を貫通してキル
   ンの外部から延伸してキルンの内部と流体連通している
   中空ノズル体部と、キルンの軸に対して垂直半径方向外
   側端部において前記ノズル体部の閉鎖部材を形成する手
   段と、前記ノズル体部の実質的に全長に亘って前記ノズ
   ル体部を貫通して延伸する中空スリーブ部材と、前記ノ
   ズル体部の垂直半径方向内側端部に隣接する閉鎖部を形
   成するノズル先端と、前記ノズル先端を貫通する液状流
   体用の流体通路とを有し、前記スリーブ部材は少なくと
   も前記ノズル先端にまで延伸し前記ノズル先端を貫通す
   る流体通路と流体連通しており、前記スリーブ部材の中
   空内部内に滑動自在に受容されその半径方向外側端部が
   液体燃料源に隣接して連結されるよう構成されている液
   体燃料チューブと、前記ノズル体部内にあって前記スリ
   ーブ部材を囲繞する前記ノズル体部の中空室内にガス状
   流体を入れる人口口部と、前記ノズル体部の垂直半径方
   向内側端部に隣接しキルン内部と連通ずる出口口部とを
   有し、通しており前記入口口部に入ったガス状流体を前
   記中空室を介し次いで前記出口口部を介してキルン内に
   送るよう構成されていることを特徴とするノズル。