JP2008308338A - 原料ホッパーの底部開口を開閉するための装置および方法、ならびに前記装置を有する溶鉱炉 - Google Patents

Abstract

【課題】ホッパの底部開口におけるシール用システムの早期摩耗を回避するホッパの底部開口の開閉装置および開閉方法の提供。
【解決課題】駆動可能なフラップ板（１２）を有する、炉口の上に配置された原料ホッパー（１１）の底部開口（１０）を開閉する装置であって、フラップ板（１２）が、開口を何もない状態にする開放位置と開口をふさぐ閉鎖位置とに移動可能であり、その逆にも移動可能であり、フラップ板（１２）が開口領域において開口面にほぼ垂直に直線移動し、開口から遠ざかった位置では揺動移動する装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、請求項１のプリアンブルに係る装置と請求項１２のプリアンブルに係る方法に関する。この種の装置と方法は、例えば、本出願人が案出したＤＥ１０３２７２７６Ａ１によって既知である。

既知の装置は、コークスと原料（burden material）の溶鉱炉への投入を制御するために使用する遮断用のフラップ弁または炉口フラップ弁を包含する。前記装置は、前記目的の達成のために、炉口の上方に配置された原料ホッパーの底部開口を開閉するために開放位置と閉鎖位置とに移動可能なフラップ板を有する。フラップ板を所望の位置に移動させるために、通常は駆動機構がフラップ縁に連結接続されており、これによって、フラップ板が開放位置にあると、流れ口をほぼ完全に何もない状態にすることができる。しかし前記プロセスでは、フラップ板は開口から比較的離れたところまで揺動するため、これに応じて、フラップ板がばらばらの原料（loose material）と衝突しないように炉口の寸法を決めなければならない。

ＤＥ１０３２７２７６Ａ１（特許文献１）に係る炉口フラップ弁の場合、フラップ板を、互いに平行に延びる揺動軸を中心に揺動できるように取り付けられた２本の揺動アームと連結接続させることで、この欠点を回避している。前記炉口フラップにおいては、フラップ板が閉鎖位置から開放位置へ、またその逆へ移動するときに、フラップ板の縁領域が互いに逆方向に向いた弓状経路に沿って移動することが保証されている。この手段によって得られるフラップ板の多数の重ね合わされた傾斜／並進移動によって、フラップ板が底部開口に近い軌跡で移動することができ、その結果炉口を全体的によりコンパクトな構造にすることができる。

フラップ板を弓状経路に沿ってガイドすることによって、開口領域では、フラップ板の縁領域とフラップ板のために底部開口に設けられたシール用シートとの相対移動が生じる。フラップ板のシール領域が底部開口のシール用シートと接触しているときは特に、開口面に平行な相対移動は損傷を与え、シール手段の早期摩耗をもたらす可能性がある。
ＤＥ１０３２７２７６Ａ１明細書

本発明の課題は、簡単な手段で低メンテナンスの動作が可能になるように、冒頭で述べた種類の装置を改良することであり、本発明は特にシール用システムの早期摩耗を回避しようとするものである。さらに本発明の課題は、このような装置を有する溶鉱炉と、開口、特に炉口の上方に配置された原料ホッパーの底部開口を開閉するための方法とを提供することである。

本発明によると、装置に関する課題は請求項１の主題によって解決される。溶鉱炉に関する課題は請求項１１の主題によって解決され、方法に関する課題は請求項１２の主題によって解決される。

本発明は、開口、特に溶鉱炉の炉口の上方に配置され、駆動可能なフラップ板を有する原料ホッパーであって、前記フラップ板が前記原料ホッパーの底部開口を何もない状態にする開放位置と開口をふさぐ閉鎖位置へ、またその逆に移動可能であるものの底部開口を開閉するための装置を提供するというアイデアに基いている。このフラップ板は、開口領域では開口面にほぼ垂直に直線移動し、開口から遠ざかった位置では揺動移動するように、リンク機構に接続されている。

本発明は、フラップ板が直線移動する結果、フラップ板が流れの方向を横切る相対移動、すなわち開口面における相対移動をするのを実際上避けることができるという利点を持つ。その結果、フラップ板の着座や持ち上げの際に生じる摩擦が小さくなることによってシール手段の摩耗が少なくなるため、メンテナンスの要求が少なくなる。同時に、フラップ板は開口から遠ざかった位置では揺動移動するため、開口または対応するハウジングの近くをガイドされるので、炉口の構造をコンパクトにすることができる。

好ましくは、少なくともフラップ板と開口とが重なり合う領域では、フラップ板の揺動移動は、開口面に平行な並進移動であって回転移動が重ね合わされたものを包含する。その結果、ばらばらの原料との衝突を避けるためにフラップ板を流れの方向に沿って開口から十分に離さなくても、開口領域から確実に移動させることができる。

リンク機構は、フラップ板を駆動部に結合する四棒リンクを含む。この種のリンク機構によって、開口領域におけるフラップ板の直線移動と開口から遠ざかった位置における揺動移動を構造上簡単且つ頑強な方法で実現できる。

リンク機構は、作動レバーとプレートレバーであって定位置に配置され、互いに離間した回転軸を有するものを含んでよい。この場合、作動レバーとプレートレバーを第１の回転継手によって連結できる。プレートレバーはフラップ板に強固に接続された第１のアームと、回転軸の一方に回転可能に取り付けられた第２のアームとを有していてよい。第１のアームと第２のアームは、第２の回転継手によって連結される。この種のリンク機構によってコンパクトな構造がもたらされ、それによってフラップ板を、ほとんど摩擦を生じることなく開口のシール用シート上に押圧したりシートから持ち上げたりすることができる。さらに、比較的高い作動圧力と低駆動モーメントとを同時に実現でき、その結果装置のシーリングが向上する。

リンク機構の上述の特徴は、それ自体個別的にも組み合わせでも開示され、クレームされている。

好適な実施形態では、第１および第２の回転継手は閉鎖位置では共通の垂直軸上に配置されている。その結果、もっぱら開口面に垂直なフラップ板の並進移動と、これに関連するフラップ板の開口面に平行な持ち上げと着座を簡単な手段で実現できる。

定位置にある回転軸は、垂直軸に対してオフセットして配置できる。この場合、プレートレバーの回転軸のほうを作動レバーの回転軸よりも開口の中心軸近くに配置できる。回転軸をオフセットして配置することによって、２つのレバーの旋回半径が異なるため、開口または原料ホッパーのハウジングに近いフラップ板の最適な移動経路を簡単な手段でもたらすことができる。

第１および第２の回転継手は異なる揺動経路で移動可能であり、開放位置では閉鎖位置よりも互いにより離間している。このことによっても、確実に、開口から遠ざかった位置ではフラップ板は開口のハウジング近くをガイドされる移動をし、開口近傍または開口領域ではフラップ板の直線移動が達成される。

溶鉱炉に関連するこの装置と、開口、特に溶鉱炉の炉口の上方方に配置された原料ホッパーの底部開口を開閉するための方法も請求されている。

より詳細な実施形態の一例を用い、図式の添付図面を参照して、本発明を以下により詳細に説明する。

図１〜４は、溶鉱炉の炉口の上方に配置された原料ホッパー１１の底部開口１０の開閉を目的とした、フラップ板１２を有する炉口フラップ弁を示す。フラップ板１２を開けると、ばらばらの原料、特に鉱石や装入物が底部開口１０を通って炉口へと導かれる（図２）。閉鎖位置では、底部開口１０はフラップ板１２によって気密に閉鎖されている（図１）。

底部開口１０は漏斗２３の下に配置されているが、漏斗２３は原料ホッパー１１に接続されている。底部開口１０を気密に閉鎖するために、開口の縁にシール要素を有するシール用シート２４が設けられている。図２から分かるように、フラップ板１２のフラップ縁には対応する周状のシール面２５が設けられており、これはフラップ板１２の閉鎖位置においてシール用シート２４と協働してシーリングを行う。

フラップ板１２は、閉鎖位置（図１）と開放位置（図２）とに移動可能であり、開放位置のフラップ板１２は、漏斗２３と炉口のハウジング２６との間の空間、つまり流体の流れの外側に配置される。

フラップ板１２を開放位置から閉鎖位置へ、またその逆に移動させるために、このフラップ板はリンク機構１３に接続している。このリンク機構１３は、フラップ板１２が底部開口１０の領域では開口面にほぼ垂直に直線移動し、底部開口１０から遠ざかった位置では揺動移動するようにここでは構成されている。この揺動移動は、特に図３に見られる。

底部開口１０の領域におけるフラップ板１２の直線移動は、フラップ板１２が少なくとも底部開口１０、具体的に言うとシール用シート２４と接触している間は線形に移動することを意味する。この移動の際、開口面、すなわち流れの方向Ｓを横切る方向における一切の相対移動は、両者によって生じる摩擦摩耗のため危険である。本発明によって可能となるフラップ板１２の直線移動の結果、これを回避できる。このことは、シール用シート２４上またはこれに対するフラップ板１２の着座や押圧、また作動圧力の解放やシール用シート２４からのフラップ板１２の持ち上げが、もっぱら開口面に垂直な並進移動のみによって実現できることを意味する。つまりフラップ板１２は開口面、すなわち底部開口１０を通過する平面に平行な平面で移動する。すなわち、フラップ板１２とシール用シート２４が接触しておらず、流れの方向Ｓを横切る一切の相対移動が危険でなくなったときに、ようやくフラップ板１２は側部へと回動し、漏斗２３と炉口ハウジング２６との間の中間空間へと移動する。

このようなフラップ板１２の移動に適合するリンク機構１３は、図１〜４に示す実施形態の例にしたがって次のように構成されている。底部開口１０の領域ではフラップ板１２の直線移動を可能にし、底部開口１０から遠ざかった位置では揺動移動に関係する他のリンク機構も実行可能である。

一般的に言うと、リンク機構１３は四棒リンク、すなわち４つの部材からなる回転継手による連結（four-member rotation joint linkage）を含む。これによって、リンク機構を特にコンパクト且つ頑強に構成することができる。

具体的に言うと、リンク機構１３は２つのレバー、特に作動レバー１５、すなわち一般的な用語では駆動レバーと、プレートレバー１６、すなわち一般的な用語では舵取りレバーとを含む。

作動レバー１５は、クランク構造で２つのＬ字型部分を有する。このＬ字型部分は漏斗２３と底部開口１０との両側縁に配置されている（図４）。作動レバー１５の２つのＬ字型部分は、図１と４で分かるように作動レバー１５が全体としてＵ字とＬ字を組み合わせた形状になるように、互いに接続される。作動レバー１５は閉鎖位置にあるフラップ板１２の下側を通り、作動レバー１５の２つのＬ字型部分の間にある接続部は、フラップ板１２の中心から外れて配置されている（図１）。

プレートレバー１６はＵ字型構造で、フラップ板１２の下側を通っている。プレートレバー１６は、フラップ板１２に強固に接続されて剛体ユニットを形成している。この構造では、プレートレバー１６はフラップ板１２の中心でこれと係合しており、その結果、作動力が中心でフラップ板１２に加えられるため、均一な作動圧力を実現できる。

図１〜３に見られるように、作動レバー１５とプレートレバー１６は、いずれの場合にも定位置に配置された回転軸１７、１８に回転可能に取り付けられている。回転軸１７、１８は互いに離間して配置されており、プレートレバー１６の回転軸１８は作動レバー１５の回転軸１７の下に設けられている。さらに２本の回転軸１７、１８は互いにオフセットされて配置されている。垂直軸に関してより具体的に言うと、プレートレバー１６の回転軸１８のほうが作動レバー１５の回転軸１７よりも底部開口１０の中心線Ｍの近くに配置されている。

作動レバー１５は第１の回転継手１９を有し、これは閉鎖位置では作動レバー１５の回転軸１７と同じ高さに配置されている。このような構成では、回転継手１９と回転軸１７はいずれの場合も作動レバー１５のＬ字型部分のより短い脚の領域に配置されている。閉鎖位置では、回転継手１９は漏斗２３と底部開口１０の中心線Ｍ上に配置されている。

回転継手１９によって、作動レバー１５とプレートレバー１６との間の連接接続が形成される。２本のレバーのこのような構成、すなわち連接接続のためには、Ｌ字型クランク状の作動レバー１５の短い方の脚で十分である。しかし両側からリンク機構１３へと揺動モーメントを導入するためには、作動レバー１５の２つのＬ字型部分を底部開口１０の両側で接続することでＵ字とＬ字を組み合わせた形状の作動レバー１５とすることが有利になる。その結果、図４に示すように、駆動部１４をリンク機構１３の片側だけに設ければよくなる。一般には、片側からリンク機構１３にモーメントを導入する代わりに、２つの位置決めモータを底部開口１０の両側に設け、モータを両方とも作動レバーの回転軸１７に接続することも実行可能であろう。この場合、モータを同期するように制御しなければならない。この場合、横方向の作動レバー１５を接続する必要はない。

プレートレバー１６は、第１のアーム２０と第２のアーム２１を有する。第１のアーム２０はフラップ板１２に強固に接続されている。第１のアーム２０は図４に示すようにＵ字型構造で、底部開口１０の両側で第２の回転継手２２によって第２のアーム２１に連接接続されている。定位置に配置された回転軸１８によって、第２のアームはハウジングに回転可能に装着され、接続されている。

閉鎖位置では、２本のアーム２０、２１を接続するプレートレバー１６の第２の回転継手２２は中心線Ｍ上に配置されているため、作動レバー１５の第１の回転継手１９と同じ垂直線に配置されている。

図１に示すリンク機構１３によって、定位置にある回転軸１８に取り付けられた、リンク機構に対向するプレートレバー１６の第２のアーム２１のほうが、作動レバー１５のＬ字型部分の短い脚（図１の閉鎖位置では第２のアームに平行に配置されている）よりも短くなる、という結果になる。

２つの回転継手１９、２２は、底部開口１０に対する相対位置が変化するように配置されている。

リンク機構１３は、底部開口１０の両側においてほぼ同じ構造である。

炉口フラップ弁の動作モードを、図３を参照して説明する。図３は、フラップ板１２とこれに関連するレバー機構の一連の空間内の動作を個別のステップで示し、動作の終点の一方はフラップ板１２の閉鎖位置（図１）であり、他方は開放位置（図２）である。

図１の閉鎖位置において中心線Ｍ上に２つの回転継手１９、２１が配置されていることによって、フラップ板１２を持ち上げるときには、まず中心線Ｍ、すなわち流れの方向Ｓに沿ったフラップ板１２の直線移動、すなわち並進移動のみが行われる。作動レバー１５とプレートレバー１６の２本の回転軸１７、１８が離間して配置されている結果、ばらばらの原料との衝突を避けるために、フラップ板１２の元々は直線移動だったものが、底部開口１０に沿いこれに近接して行われる揺動移動に変換される。このプロセスにおいて、作動レバー１５、すなわち作動レバー１５のＬ字型部分の長い脚は、最初は揺動方向においてプレートレバー１６の背後に配置されている、つまり作動レバー１５はプレートレバー１６の背後において揺動する。フラップ板１２が底部開口１０とオーバーラップする領域に位置している間において、作動レバー１５が揺動移動の約半分を実行するまでに、作動レバー１５はプレートレバー１６を追い越す。そして終点位置、すなわちフラップ板１２の開放位置に到達するまでに、プレートレバー１６が作動レバー１５を追い越す。図２の開放位置では、作動レバー１５とプレートレバー１６は再び互いに元の配置となる。その配置では、作動レバー１５が揺動方向において（閉鎖位置から開放位置まで）プレートレバー１６の背後に配置されている。

底部開口１０を閉じるには、上述の一連の動作を逆の順序で実行する。これに関しては、図１の閉鎖位置では中心線Ｍ上に２つの回転継手１９、２２が配置されていることで、開口面に垂直に作用する作動力が作動レバー１５からプレートレバー１６に伝達され、そしてフラップ板１２へと伝達されるため、フラップ板１２と底部開口１０のシール用シート２４との相対移動の大部分を回避できることを言及しておく。

本出願書類に開示された全ての特徴は、それ自体でも組み合わせても先行技術に比べて新規性がある限り、本発明にとって重要であると主張している。

図１は、本発明の実施形態の一例に係る装置であって閉鎖位置にあるフラップ板を有するものの断面図である。 図２は、フラップ板が開放位置にある図１の装置を示す。 図３は、フラップ板とこれに関連するレバー機構の一連の移動が個別のステップで示されている図１の装置を示す。 図４は、図１の装置を、図１に示す断面に垂直な断面で示す。

符号の説明

１０ 底部開口
１１ 原料ホッパー
１２ フラップ板
１３ リンク機構
１４ 駆動部
１５ 作動レバー
１６ プレートレバー
１７、１８ 回転軸
１９ 回転継手
２０、２１ アーム
２２ 回転継手
２３ 漏斗
２４ シール用シート
２５ シール面
２６ ハウジング

Claims (12)

1. 開口、特に炉口の上に配置され、フラップ板（１２）を有する原料ホッパー（１１）であって開口を何もない状態にする開放位置と開口をふさぐ閉鎖位置へ、またその逆に移動可能な駆動可能のフラップ板（１２）を有するものの底部開口（１０）を開閉するための装置であって、
   前記フラップ板（１２）が、開口領域では開口の面にほぼ垂直に直線移動し、開口から遠ざかった位置では揺動移動するようにリンク機構（１３）に接続されている
   ことを特徴とする装置。
2. 前記フラップ板（１２）の揺動移動は、少なくとも前記フラップ板（１２）が前記開口に重なる領域では、前記開口面に平行な並進移動であって回転移動が重ね合わされたものを包含する請求項１記載の装置。
3. 前記リンク機構（１３）は、前記フラップ板（１２）を駆動部（１４）に連結する四棒リンクを包含する請求項１または２に記載の装置。
4. 前記リンク機構（１３）は、定位置に配置され、互いに離間している回転軸（１７、１８）を有する作動レバー（１５）とプレートレバー（１６）とを包含する請求項１〜３の何れか１項に記載の装置。
5. 前記作動レバー（１５）と前記プレートレバー（１６）とが第１の回転継手（１９）によって連結されている請求項４に記載の装置。
6. 前記プレートレバー（１６）は、前記フラップ板（１２）に強固に接続されている第１のアーム（２０）と、前記回転軸（１７、１８）の一方に回転可能に取り付けられた第２のアーム（２１）とを有し、前記第１および第２のアーム（２０、２１）は第２の回転継手（２２）によって連結されている請求項４または５に記載の装置。
7. 前記第１および第２の回転継手（１９、２２）は、閉鎖位置においては、共通の垂直軸、特に前記底部開口（１０）の中心軸上に配置される請求項６に記載の装置。
8. 前記定位置にある回転軸（１７、１８）は、垂直軸に対してオフセットされて配置されている請求項４〜７の何れか１項に記載の装置。
9. 前記プレートレバー（１６）の回転軸（１８）は、前記作動レバー（１５）の回転軸（１７）よりも前記開口の中心軸近くに配置されている請求項８に記載の装置。
10. 前記第１および第２の回転継手（１９、２２）は、異なる揺動回路で移動可能であり、前記フラップ板（１２）の開放位置では前記フラップ板（１２）の閉鎖位置よりも互いにより離間している請求項６〜９の何れか１項に記載の装置。
11. 前記請求項１〜１０の何れか１項に記載の装置を有する溶鉱炉。
12. 開口、特に炉口の上に配置された原料ホッパー（１１）の底部開口（１０）を開閉するための方法であって、フラップ板（１２）が開口を何もない状態にする開放位置と開口をふさぐ閉鎖位置へ、またこの逆に移動する方法において、
    前記フラップ板（１２）が開口領域では開口面にほぼ垂直に直線移動し、開口から遠ざかった位置では揺動移動することを特徴とする方法。

Images