JP2005009855A - 炉ヘッドまたは炉口のシール - Google Patents

Abstract

【課題】炉ヘッドまたは炉口のシールを提供する。
【解決手段】第1の垂直回転軸１６の回りの回転で駆動される回転式シュート１４、及び第1の回転軸を基準にして側面方向に偏位される第２の垂直回転軸１７の回りの回転で駆動される装填シュート１５を備える材料装填装置を含む溶鉱炉ヘッド１０。シュートの両方に割り当てられるギヤ２０，２１は、密封チャンバ２２内に配列される。この密封チャンバ内には、統合された測定装置３０、潤滑点または類似する保守受容個体に潤滑油を供給するために手段３２が配置され、これらの供給手段は、特に回転式シュートに割り当てられるギヤによって前記２つのシュートに割り当てられるギヤの一方により駆動可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、垂直回転軸の回りでの回転で駆動される少なくとも１つの回転式シュートを備える材料装填装置を含む炉ヘッドまたは炉口の密閉手段、あるいは、第１の垂直回転軸の回りの回転で駆動される回転式シュートと、前記第１の回転軸を基準にして側面方向に偏位される第２の垂直回転軸の回りの回転で駆動される分配器または装填シュートとを備える材料装填装置を含む炉ヘッドまたは炉口のシールに関する。

シャフトまたは溶鉱炉（高炉、blast furnace）に装入物を装填（投入）するために、複数の多様な投入装置が知られている。シャフトの断面に一様に装入物を分配するためには、炉の軸に対して偏心的に配列される等しく回転自在の分配器を含む回転自在の炉口シールが、特にすでに数十年も前に提案されていた。このような投入装置を用いる場合、分配器のオリフィスが２つの重畳された円形の経路上のシャフト断面上で誘導されるという点で、目立ったバルクコーンの形成なしに高度で一様な装填が行われてよい。

特許文献１から、互いに直交である２本の軸の回りで回動してよい回転式シュートが知られている。シュートがその回りを回動してよい軸の内の1本はシュートのサスペンション軸である。第２の軸はシュートの長手方向軸である。この装置は、炉に均等に装填できるようにすることを目的とし、このような回転式シュートには装填の一様性を制御する可能性はない。

特許文献２から既知の装置とは幾分異なる装置は、回転駆動可能な円筒形のハウジングを有する１つの回転式シュートと、異なる放射状の伸張部を有し、ハウジングの出口に連結される複数の装填シュートと、ハウジングの内部に配置される、シュートの端部が装填シュートの中に開き、ハウジングと共に回転自在である１つの分配シュートを備え、ハウジングの内部の分散シュートは調整可能であり、装填シュートに対する割り当ては選択可能である。この装置を用いる場合、投入プロファイルは意図的に調整されてよい。しかしながら、構造及び材料のコストに関する限りそれは比較的高価である。

特許文献３から、溶鉱炉用の別に構成された投入装置が知られていて、その中心の部分は炉の端に持ち込まれる材料を誘導するトランク形をした出口を有する第１ホッパーと、炉の中心に向かって投入材料を送る垂直出口を有する第２ホッパーである。また、この装置は高い材料費を特徴としていて、さらに非常に制限された方法でのみ多様な投入材料からの投入プロファイルの所望される調整を可能にする。

特許文献４から既知である追加の回転自在の投入装置は、円の周辺に広がる複数の分配シュートと、さらに中心に近い分配シュートと外側分散シュートとを備えていて、すべては適切に誘導されたホッパーシュートにより充填される。この装置では、シャフトの断面の所望される点に向かうオリフィスの自由に選択可能な調整は可能ではなく、この装置も建設と材料に関する限りは高価である。

最後に出願人が考案した特許文献４による投入装置を参照する。この投入装置は場所を取らず、材料を節約する。それにより溶鉱炉の炉口または炉シェルにおける材料のきわめて一様な分配が可能になる。
欧州特許第00 65 084 B1号 ドイツ実用新案第295 15 419 U1号 ドイツ−PS第868 913号 ドイツ−AS第1 169 474号 ドイツ特許第199 29 180 C2号

この最先端技術から開始し、本発明は、必要に応じてその機能も確認され得る、機能的に安全な材料投入装置がついた炉ヘッドを作成するという目的に基づく。

課題を解決するための方法

この目的は請求項１または請求項２に記載の特徴部分より達成される。

目的の１つの解決策は、ただ１つの回転式シュートしか存在しない場合には、回転式シュートの作動領域内に配置される測定装置、潤滑点または類似する保守受容個体を供給する装置が設けられるという事実から生じ、この供給装置は回転式シュートに割り当てられるギヤにより駆動自在であり、前記ギヤはこのようにして複数の機能を有する。さらに正確には、それに加えて測定装置、潤滑油ポンプまたは類似物のためのエネルギーを転じる役割を果たす。エネルギーを転じることは、好ましくは、必要に応じてガスを流すことによって、封入されたハウジングの内部で起こる。

代替策として、回転式シュート及び分配器シュートあるいは装填シュートの装置において、供給手段は前記２つのシュートに割り当てられるギヤの一方で、特に回転式シュートに割り当てられた上部ギヤによって駆動されてよい。供給手段だけではなく、シュートに割り当てられいる２つのギヤも好ましくは防塵及び耐熱の密封チャンバの内部に位置し、このようにして測定装置、潤滑点、または類似物に対する長い期間に渡るきわめてコンパクト且つ機能的にも安全な供給を保証する。供給手段は、測定装置に電流を供給するダイナモ及び／または２つのギヤに潤滑油を供給する潤滑油ポンプであり、特に下部のギヤは回転式シュートに割り当てられる上部ギヤから装填シュートに割り当てられている。とりわけ、装填材料または下部ギヤのより近くに位置するギヤへの潤滑油の供給は、そこで行き渡っている高温のためにきわめて危険である。活発な潤滑油の供給が行われない場合、ギヤ、通例歯車が乾燥し、摩滅の増加にさらされる危険があるだろう。防塵を保証する密封チャンバの内部のギヤの装置だけではなく本発明の潤滑油供給のおかげで、ギヤの摩滅はかなり削減され、耐用年限が相応して長くなる可能性がある。ここでは、好ましくは密封チャンバが、チャンバ内部の埃がないゾーンを確実にできるように流れるガスの作用を受けることを付け加えなければならない。

有利なことには、測定装置は溶鉱炉の炉口に面する密封チャンバの下側、特にそこに回転自在に取り付けられているアームまたはディスク上に配置される。構造上簡略であるため、特に的確な解決策は、回転駆動式装填シュートに連結されるアーム上に測定装置を配置することにある。このために、このような回転駆動装置が所望される方法で測定装置によってシャフト炉の断面全体を「スイープする」つまり「検出する」ために必要であると見なされる限り、測定装置のための別の回転駆動装置はもはや必要がなくなる。

測定装置はＩＲ（赤外線）センサ、温度センサ及び／またはレーダプローブを有してよい。これらは充填されている材料の表面プロファイル（状態）を測定する（プロファイルメータ）ために、及び／または材料装填チャンバ内部、あるいは炉口内の温度、圧力、ガスの組成または類似物を測定するために役立つ。

回転式シュートの停止中も測定装置の電力の供給を保証するために、電力の供給は、好ましくは、必要に応じて前述のダイナモにより充電されるバッファ電池を介して行われる。

測定装置のきわめて熱く、刺激性があり埃っぽい環境のために、測定装置により発生する測定信号の、炉ヘッドの外部に配置される評価表示手段、特にモニタへの伝送は無線で実施するのがよいだろう。

信頼できるデータ転送だけではなく、測定装置の特に絶対確実且つ消耗のないエネルギー供給も、電磁誘導によってデータだけではなく必要とされるエネルギーも伝達する構造により促進される。伝達がコンタクトレス（接触なし）で行われるという事実のため、干渉に対する高い抵抗が達成され得る。この構造を用いると、電池及び／または発電機またはダイナモなしで済ますことができる。

本発明に従って構成された炉ヘッドの実施形態は、添付図面によってさらに詳細に後述される。

添付図面中、炉ヘッドは参照数字１０で示される。この炉ヘッドは、より詳細に図示されていない溶鉱炉（高炉、blast furnace）の炉シェル１１または炉口の上に位置している。炉ヘッドの上には、いわゆる材料バンカー１２が設置され、その中に運搬装置１３を介してバルク材料が充填される。次に、材料バンカー１２から、回転式シュート１４及び分配器または装填シュート１５を介した炉口１１の装填が行われる。回転式シュート１４は第１の回転軸１７の回りで回転駆動される。出口では、つまり回転式シュート１４の下端部、分配器または装填シュートが取り付けられ、第１の回転軸１６を基準にして側面方向に偏位された第２の垂直回転軸１７の回りの回転で駆動される。前述されたシュートのそれぞれの回転運動は矢印１８、１９により示されている。

シュート１４、１５の両方の回転式駆動装置は、温度及び防塵の理由からカップ状の密封チャンバ２２の中に配列される割り当てられたギヤ２０、２１によって達成される。回転式シュート１４に割り当てられる上部ギヤ２０は、さらにここではさらに詳細に図示されていない電磁駆動装置に結合される。さらに、下部分配器及び装填シュート１５への回転運動の伝動は、回転式シュート１４に割り当てられるギヤ２０と、装填シュート１５に割り当てられるギヤ２１の間の、やはりここには詳細に図示されていないギヤ連結部を介して斜めに向けられた回転式シュート１４を基準にして発生する。この点において特許文献５に説明される構造が参照される。

密封チャンバ２２の下側は特に耐熱プレート２３により閉じられている。このプレートは一種の熱シールドを表す。それは装填シュート１５に割り当てられるギヤ２１のハウジングも取り囲む。

ここでは、従来、炉口１１の中に充填される材料２５の表面プロファイル２４の測定が炉口の上側で側面方向に導入されてよいサブランスによって実行されることも注記する必要がある。したがって、矢印２６の方向でサブランスを導入するためには炉口の上端部に通過開口部が必要とされる。サブランス２７は添付図面中参照数字２７で示される。この種の測定が困難なことは明らかである。特に、サブランスは溶鉱炉の炉口の上端部に手作業で導入しなければならないため、この測定はサービス人員にとっても不快である。サブランスの導入及び回収の間、材料はランス上を流れ、摩滅につながる。また、漏れも回避できないため、サービス人員にとって不快であり、極端なケースでは負傷につながる。さらに従来のサブランスは炉口の端縁領域の正確な検出を可能としない。これらは多くの場合材料の塊の陰にある。したがって、測定装置を炉ヘッドに設置する強い需要がある。さらに、言うまでもなくこのような測定装置には電流が供給される必要がある。

また、シュート１４、１５に割り当てられるギヤ、特にシュート１５に割り当てられる下部ギヤの潤滑油供給は、恒久的に安全な運転を保証するためには実際的な懸念事項である。例示されている実施形態では、統合された測定装置２９または３０、下部ギヤ２１などの潤滑点、あるいは類似した保守受容個体を供給するために手段２８が密封チャンバ２２の内部に配置され、この供給手段２８は回転式シュート１４に割り当てられる上部ギヤ２０によって駆動される。このケースでは、供給手段２８は、潤滑油ポンプ３２だけではなくダイナモ３１も備える。潤滑油ポンプだけではなくダイナモも、適切なギヤを介して回転式シュート１４に割り当てられるギヤ２０に連結される。このギヤの連結は歯車またはピニオン３３によって添付図面中に輪郭を描かれる。

供給管路３４を介して上部ギヤ２０のギヤボックスから装填シュート１５に割り当てられる下部ギヤ２１の潤滑油供給も輪郭を描かれる。この供給管路は、回転式シュート１４に割り当てられるギヤ２０のハウジング３５から潤滑油ポンプ３２を介して供給される。

測定装置２９または３０は溶鉱炉の炉口１１に面する密封チャンバ２２の下側に、及びつまり回転自在にそこに取り付けられるディスク３６上、または好ましくは回転自在に駆動される装填シュートに連結されるアーム３７の上のどちらかに置かれる。

ダイナモ３１と測定装置２９または３０の間の電力の供給はそれぞれの電力線３８または３９によって輪郭を描かれる。

熱シールド２３の下側に回転自在に取り付けられるディスク３６は垂直軸４０（矢印４１）の回りで回転自在に取り付けられる。回転駆動は熱シールド２３の内側に配置される電気モータを介して起こり、ダイナモ３１によってまたは回転式シュート１４に割り当てられるギヤ２０との追加ギヤ連結によっても給電される。また、装填シュート１５に割り当てられるギヤ２１と回転式ディスク３６の間のギヤ連結部も考えられる。

これらのギヤ連結部を回避するために、言うまでもなく、測定装置２９を、いずれにせよ垂直軸１７の回りの回転で駆動される装填シュート１５に連結することが特に有利である。同様に、測定装置２９は軸１７の回りで回転し、この回転運動は中心軸１６の回りでの回転式シュート１４の回転運動により重畳され、その結果測定装置２９による炉口１１の断面の完全な走査が達成される。ディスク３６は熱シールド２３と共に軸１６の回りだけではなく、軸４０の回りでも回転するため、このケースは測定装置３０にも同様に当てはまる。したがって、測定装置３０も２つの重畳回転運動を行う。ここでは、熱シールド２３が回転式シュート１４と共に垂直軸１６の回りに回転自在に取り付けられることが注意される必要がある。

始めにすでに言及したように、測定装置２９または３０は、ＩＲセンサ、温度センサ、圧力船さ及び／またはレーダプローブを備える。これらのセンサまたはプローブにより、充填された充填材料２５の表面プロファイル２４は完全にサンプリングされるようになる。さらに、あるいは代替策として、材料装填チャンバまたは炉口１１内で温度、圧力、ガス組成等を決定することも可能である。始めに述べられた理由により、測定装置２９または３０の電力の供給はバッファ電池を介して好ましく行われる。

測定装置２９または３０により発生する測定信号の、炉ヘッドの外部に配置される評価表示手段への伝送は無線で行われてもよい。言うまでもなく、特にいずれにせよケーブルを介したダイナモ３１（電力線３８または３９）からの測定装置の電力の供給を保証することが必要であるために、同様に、測定信号の従来の伝送も可能である。

供給管路３４、３８、３９だけではなく供給手段３１、３２も温度耐久及び防塵で配列されることが分かる。したがって、説明された構造は長い有効期間での高度の操作信頼性により区別される。炉ヘッド１０の上側の高さにあるいわゆるプラットホーム４２の下の炉口に接近することは必要とされない。検査、交換作業及び修理のすべては前述されたプラットホーム４２から、さらに正確には、密封チャンバ２２の上側から実施されてよい。このために、炉ヘッド１０の上部カバーに、または炉ヘッドの中に差し込まれる密封チャンバ２２の中にいわゆるマンホールが設けられ、マンホールを通して密封チャンバ２２に接近できる。すでに言及されたように、密封チャンバは炉口１１からの埃と過度の高温から保護されている。

この時点で、このケースでは、密封チャンバ２２の構成も本発明として、さらに正確には供給手段２８に従属するだけではなく、供給手段２８から独立して主張されることが注記されなければならない。防塵及び温度保護としての密封チャンバの有利な影響はすでに最初に参照された。さらに、回転式シュート１４と共に熱シールド２３が垂直軸１６の回りを回転することも前記に指摘された。この目的のため、熱シールド２３と、やはり軸１６の回りを回転式シュート１４と同時回転するリングディスク４４の間に連結棒４３が設けられる。リンクディスク４４は回転式シュート１４に割り当てられるギヤ２０の領域で回転式シュート１４の回りに広がる。熱シールド２３も、装填シュート１５に割り当てられるギヤ２１を取り囲む。したがって、装填シュート１５は一方では第１の垂直軸１６の回りを熱シールド２３と共に、さらに他方では第２の垂直軸１７の回りを回転する。熱シールド２３は流体密封方法で好ましくは円筒形の密封チャンバ２２の下部開放端縁にある端縁側に取り付けられる。対応する回転式プレーンベアリングは参照数字４５によって添付中に輪郭を描かれる。

好適な実施形態に従って、測定装置のエネルギー供給及び測定装置からの及び測定装置へのデータ転送は電磁誘導で行われる。所属する構造は図２に図示されている。上部の静止したフランジプレート４６、例えば炉ヘッドまたはいわゆる炉口の上部カバーには、対応する電気及び／または電子部品４８（これ以降略して電子装置４８と呼ばれる）によってエネルギー及び／またはデータを供給される上部コイル４７が配置される。炉ヘッドの（矢印４９によって説明される）回転するパーツでは、下部コイル５０が空気ギャップにより上部コイル４７から分離され、配置される。すでに言及されたように電子装置４８によってエネルギー及びデータを供給される上部コイル４７は、エネルギー／データを下部コイル５０に誘導的に伝達する。このようにして伝達されたエネルギー／データは、炉ヘッドの回転するパーツに配置される電気部品または電子部品５１（これ以降略して電子装置５１と呼ばれる）及びセンサ５３のための電圧供給またはエネルギー供給として使用される。このために、電池及び／または発電機が無用になり、それが炉ヘッドでの保守作業を削減する。

センサ５２、５３の測定データは電子装置５１で作成され、下部コイル５０を介して上部コイル４７に誘導的に送信される。追加の処理のために、測定データは、以後に、データを評価し、追加処理のための標準信号として下流に配置される評価手段がデータを使用できるようにする電子装置４８に転送される。同様に、データは、電子装置４８から、例えば命令及びセンサ５２、５３または電子装置５１のためのソフトウェアまたはソフトウェア更新を含んでよい電子装置５１に送信される。この双方向のデータの流れが装置の高い柔軟性を保証する。

上部コイル及び下部コイル４７、５０は炉口内の刺激的なガス体からコイルを保護するハウジング５４内に配置される。この時点で、ハウジング５４は、回転式駆動装置及び／または回転式駆動装置と下部コイル（図２に部分的に図示されるにすぎない）の間のギヤ連結部も囲んでいることに注意すべきである。したがって、前述された構成部品はハウジングによって保護されている。このハウジングも、内部を埃がない状態に保つために流すガスの作用を受けてよい。

代替策として、これが炉ヘッドのそれぞれの構造という点でさらに容易に実現されてよい場合には、個々の構成部品、つまりコイル、回転式駆動装置及び／または回転式駆動装置と下部コイル５０の間のギヤ連結部がそれぞれ別個のハウジングによって保護されることも考えられる。

出願書類に開示されている特徴のすべては、個別にも、あるいは組み合わされても、それらが従来の技術に関して新規である限り、発明に関連して、権利が主張される。

概略長手方向断面における、その上に材料バンカーが配置された炉ヘッドを示す。 概略断面及び拡大尺度での、図１に関る構造におけるエネルギー／データソースと測定装置（センサ）の間のエネルギー及び／またはデータ転送のための好ましい手段を示す。

符号の説明

１０ 炉ヘッド
１１ 炉シェル（炉口）
１２ 材料バンカー
１３ 運搬装置
１４ 回転式シュート
１５ 装填シュート
１６ 回転軸
１７ 回転軸
１８ 矢印
１９ 矢印
２０ ギヤ
２１ ギヤ
２２ 密封チャンバ
２３ プレートまたは熱シールド
２４ 表面プロファイル
２５ 材料
２６ 矢印
２７ サブランス
２８ 供給手段
２９ 測定装置
３０ 測定装置
３１ ダイナモ
３２ 潤滑油ポンプ
３３ ピニオン
３４ 潤滑油供給管路
３５ ハウジング
３６ ディスク
３７ アーム
３８ 電力線
３９ 電力線
４０ 軸
４１ 矢印
４２ プラットホーム
４３ 連結棒
４４ リングディスク
４５ 回転式プレーンベアリング
４６ フランジプレート
４７ 上部コイル
４８ 電気部品及び電子部品
４９ 矢印
５０ 下部コイル
５１ 電気部品及び電子部品
５２ センサ
５３ センサ
５４ ハウジング

Claims (11)

1. 垂直回転軸の回りでの回転で駆動される少なくとも１つの回転式シュートを備える材料装填装置を含む炉ヘッドまたは炉口のシールであって、
   回転式シュートの作動領域内に配置される測定手段、潤滑点または類似する保守受容個体に供給するための供給手段が提供され、前記供給手段が回転式シュートに割り当てられるギヤにより駆動可能であることを特徴とする、
   炉ヘッドまたは炉口のシール。
2. 第１の垂直回転軸の回りの回転で駆動される回転式シュートと、
   前記第１の回転軸を基準にして側面方向に偏位される第２の垂直回転軸の回りの回転で駆動される分配器または装填シュートと、
   を備える材料装填装置を含む炉ヘッドであって、
   回転式シュート及び／または分配器シュートの作動領域内に配置される測定装置、潤滑点または類似する保守受容個体に供給するために手段が提供され、前記供給手段が２つのシュートに割り当てられるギヤの一方、特に回転式シュートに割り当てられるギヤによって駆動可能であることを特徴とする、炉ヘッド。
3. 前記回転式シュートに、及び、前記分配器シュートが存在するときは前記分配器シュートに割り当てられる前記ギヤが、炉口を基準にして少なくとも部分的に密封され、対応する密封チャンバが流れるガスの作用を受けるようになっていて、前記供給手段が前記密封チャンバ内に位置することを特徴とする、
   請求項１または２の炉ヘッド。
4. 前記供給手段が測定装置に電流を供給するダイナモ及び／または、ギヤの両方、特に回転式シュートに割り当てられた上部ギヤのハウジングから装填シュートに割り当てられる下部ギヤに潤滑油を供給する潤滑油ポンプであることを特徴とする、
   請求項１から３のいずれか１項の炉ヘッド。
5. 前記測定装置が溶鉱炉の炉口に向く密封チャンバの下側に、特に回転自在に取り付けられるアームまたはディスクの上に、好ましくは回転自在に駆動される装填シュートに連結される片持ち梁または前記アーム上に配置されることを特徴とする、
   請求項２、３または４の炉ヘッド。
6. 測定装置が、充填する材料の表面プロファイルの測定及び／または材料装填チャンバ内または炉口内の温度、圧力、ガスの組成または同等物の測定に役立つ、ＩＲセンサ、温度センサ、圧力センサ及び／またはレーダプローブを備えることを特徴とする、
   請求項１から５のいずれか１項の炉ヘッド。
7. 測定装置の電力の供給がバッファ電池を介して行われることを特徴とする、
   請求項５または６のいずれか一方の炉ヘッド。
8. 測定装置により発生する測定信号の、炉ヘッドの外側に配置される評価表示手段またはモニタへの伝送が無線で行われることを特徴とする、
   請求項１から７のいずれか１項の炉ヘッド。
9. 測定装置のエネルギー供給及び／または測定装置へのデータ転送と測定装置からのデータ転送が電磁誘導により発生することを特徴とする、
   請求項１から８のいずれか１項の炉ヘッド。
10. 一方では静止したフランジプレート上で、他方では炉ヘッドの回転するパーツ上で、それぞれのケースでコイルが空気ギャップにより互いから分離されて配列され、それぞれが電気部品及び／または電子部品に接続されていることを特徴とする、
    請求項９の炉ヘッド。
11. 前記コイルが、前記炉口内部の刺激的なガス体から前記コイルを保護するハウジング内に配置されるとともに、回転式駆動装置が存在する場合は前記回転式駆動装置及び／または前記回転式駆動装置と前記コイルの間のギヤ連結部に配置されることを特徴とする、
    請求項１０の炉ヘッド。
    
    

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