JP2017015314A - レンガブロックの保持装置、並びにレンガブロックおよびコークス炉レンガブロックの施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】長大なレンガブロックの保持を可能とし、コークス炉の新設への適用も可能となる炉体健全性を確保したレンガブロックの積み上げを可能とする保持装置を提案する。
【解決手段】レンガブロックを挟み込むための対向する１対の把持板を有する把持部の、少なくとも２組を離隔して備え、把持板の各対における把持板相互が近づく向きに力を付与する把持力付与手段と、上記離隔した把持部相互が近づく向きに力を付与する圧縮力付与手段とを有する装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、レンガブロックの保持装置、並びにレンガブロックおよびコークス炉レンガブロックの施工方法に関する。

コークス炉とは、石炭を蒸し焼きにし、コークスとするための炉であり、一般に、炭化室という、装入された石炭を蒸し焼きにし、コークスとする室と、燃焼室という、燃料ガスを燃焼させることにより、炭化室を高温に保つ室とからなっている。

これら炭化室と燃焼室とは、交互に配置されていて、燃焼室は多数のレンガによって構成され、炭化室との仕切り壁を形成している。

すなわち、コークス炉の築炉に際しては、多数のレンガを所定の施工位置に運搬して据付ける必要がある。
そこで、特許文献１や、特許文献２などでは、予め大型レンガやレンガブロックを炉外で製作し、これを炉内に取り込む施工方法を採用すると共に、この大型レンガやレンガブロックをハンドリングする装置に関し、大型レンガやレンガブロックの両側面を挟み込む機構、すなわちレンガブロックの保持装置を開示している。

特許第３３９７７２４号公報 特開２０１５−１０１４５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置は、レンガ上層部の補修をする場合、炉内に耐火レンガを個別に持ち込んで人力で作業せざるを得ず、補修作業の効率低下を招くといった問題が残っていた。
また、そのレンガの上層部の補修に際して効率低下を改善する装置として、特許文献２に記載の装置が検討されているが、あくまで補修するための装置であり、一定サイズ以下のレンガブロックの運搬を想定したものである。
このため、特許文献１や、特許文献２に記載された保持装置は、いずれも大型レンガやレンガブロックの両側面を単純に挟み込むものであって、レンガブロックの施工上発生する不陸による保持不良の問題や、レンガブロックの重量による全体曲げ応力を回避するために、運搬可能なレンガが一定のサイズ以下のレンガブロックに制限されるという問題点があった。

また、上記保持装置で取り扱うレンガブロック同士の継ぎ目は、縦横共にストレートな形状であって、入熱後の膨張や操業による摩擦で構造上の弱部となるおそれがあるため、コークス炉の一時的な炉体補修への適用に用途が限定されるという問題点が残っていた。

本発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、長大なレンガブロックの保持を可能とし、コークス炉の新設への適用も可能となる炉体健全性を確保したレンガブロックの積み上げを可能とする保持装置および施工方法を提供することを目的とする。

本発明の要旨構成は次のとおりである。
１．レンガブロックを挟み込むための対向する１対の把持板を有する把持部の、少なくとも２組を離隔して備え、
前記把持部は、前記把持板の各対における把持板相互が近づく向きに力を付与する把持力付与手段と、上記離隔した把持部相互が近づく向きに力を付与する圧縮力付与手段とを有することを特徴とするレンガブロックの保持装置。

２．前記把持板は、レンガブロックの側面の端部形状に合致する形状を有することを特徴とする前記１に記載のレンガブロックの保持装置。

３．前記把持板の１辺の長さを、保持するレンガブロックの把持板が接する面の最下段から最上段までの長さとすることを特徴とする前記１または２に記載のレンガブロックの保持装置。

４．前記１〜３のいずれかに記載のレンガブロックの保持装置を用いて、レンガブロックの運搬、組み立てを行うことを特徴とするレンガブロックの施工方法。

５．前記４記載のレンガブロックが、コークス炉における燃焼室を構成するレンガブロックであることを特徴とするコークス炉レンガブロックの施工方法。

本発明によれば、長大で複雑な形状のレンガブロックの保持を可能としたので、レンガブロックの積み上げによる健全な炉体構造の確保と施工効率とを向上することができる。

レンガブロックと保持装置の概要を示した図である。図１（ａ）は、レンガブロックが把持板とレンガの摩擦力Ｎによって支えられているところを、正面から見た図である。また、図１（ｂ）は、把持板間に圧縮力Ｆ’が加えられているところを、側面から見た図である。 把持力と圧縮力（プレストレス）とを示す平面図である。 把持板にかかる力のつり合いを示す図である。 把持部を３組以上設けた場合の保持装置を示す図である。 コークス炉レンガとして用いることができる階段状レンガブロックを示す図である。 圧縮力Ｆ’による局所応力を避けるため、把持板の１辺の長さを、保持するレンガブロックの把持板が接する面の最下段から最上段までの長さとした場合の把持板を示す図である。

以下、本発明を、図を用いつつ具体的に説明する。
図１に、レンガブロック４と本発明に従う保持装置１の概要を示す。
図１（ａ）は、把持部２が有する把持板３とレンガブロック４を共に正面から見た図である。また、図１（ｂ）は、離隔した２組の把持部２を把持板３とレンガブロック４と共に側面から見た図である。なお、図中、１は保持装置、２は把持部、３は把持板、４はレンガブロックである。

このように、本発明は、レンガブロック４を挟み込むための対向する１対の把持板３を有する把持部２の、少なくとも２組を離隔して備えている。
すなわち、本発明のコークス炉レンガブロックの保持装置は、図１（ａ）に示した１対の把持板を有する把持部が、図１（ｂ）に示したように少なくとも２組離隔して備えられているのである。

本発明の把持部は、レンガブロックの重量を支えられれば、特に限定はないが、図１で示すような、十分な剛性をもつ鋼製フレームが好ましい。
また、把持板の支持部は、レンガブロック側面の形状に追従させるように回転自由な構造とすることが好ましい。

そして、本発明のコークス炉レンガブロックの保持装置は、把持部各対における把持板相互が近づく向きに力（以下、把持力または記号：Ｆで示す）を付与する把持力付与手段と、上記離隔した把持部相互が近づく向きに力（以下、圧縮力または記号：Ｆ´で示す）を付与する圧縮力付与手段とを有している。
すなわち、図１に示すように、本発明において、レンガブロックは、把持力と圧縮力によって把持板とレンガの間に生じる把持摩擦力Ｎによって支えられているのである。

本発明における把持力付与手段は、油圧ジャッキや万力のクランプねじのような締め付け機構など、把持部にレンガブロックを挟み込む方向に力を付与できれば特に限定はない。また、力の釣り合いが取れれば、上記把持力を個々の把持板に付与する形としてもよい。
また、前記把持部がレンガブロックの両側面を挟み込む方向に付与する力Ｆは、特に制限されずに、装置個々の大きさやレンガブロックの重量等によって適宜設計されれば良い。

圧縮力付与手段は、油圧ジャッキまたはターンバックルのような両引き機構など、離隔した把持部間に圧縮する力を付与できれば特に限定はない。また、力の釣り合いが取れれば、上記圧縮力を個々の把持板に付与する形としてもよい。
また、前記圧縮力Ｆ´は、特に制限されずに、装置個々の大きさやレンガブロックの重量等によって適宜設計されれば良い。

また、図２で示すように把持力Ｆに加えて把持部間の圧縮力Ｆ´を付与することで、本発明の保持装置に把持されたレンガブロックにかかる力は、プレストレスの状態となってレンガブロックの重量：Ｐによる全体曲げ応力を軽減することができる。このとき、力のつり合いは図３に示すように、把持摩擦力Ｎとレンガブロック自重Ｐ、把持部間圧縮力Ｆ´が以下の関係式：式（１）を成立するように把持力Ｆを調整すれば良い。

本発明では、少なくとも２組の把持部を有しているが、図４に示すように把持部を３組以上設けることで、１把持板あたりの接触面積を減らすことができる。これにより、個々の把持力付与手段の付与力を少なくし、装置の小型化を図ることもできる。
さらに、図４に示すように把持部を３組以上設けた場合は、離隔している少なくとも２組の把持部間に圧縮力Ｆ´がかかっていれば良いが、最も離れた把持部間（図４では、斜線を付した把持板を有する把持部間）にかかることが最も好ましい。

また、把持板の形状を、レンガブロックの側面の端部形状に合致する形状とすることで把持不良を効果的に回避することができる。
すなわち、本発明の保持装置は、把持板が接するレンガブロックの側面の形状に把持板の形状を合致させることで、図５に示すような階段状レンガブロック（５）を効率よく保持して運搬することができる。その結果、図５に示すような階段状レンガブロック（５）をコークス炉レンガとして用いることができ、階段状レンガブロック（５）の接合によって、構造的な弱部を作ることなく長手方向にレンガブロックを接合することが可能となる。このとき、レンガブロックの全長は、一般的な燃焼室の１６ｍ程度に適用可能である。なお、このレンガブロックは、築炉作業効率を考慮し、分割して運搬することができるが、４分割や、３分割、２分割等に分割することができる。もちろん、分割しなくても良い。

また、圧縮力Ｆ’による局所応力を避けるため、図６に示すような、把持板の１辺の長さを、保持するレンガブロックの把持板が接する面の最下段から最上段までの長さとすることで、圧縮力Ｆ’を側面の両端に均一付与することが望ましい。
かかる構成を採用することで、レンガブロックは、コークス炉の燃焼室の新築に使用するレンガを用い、長さ４ｍ以上で継ぎ目は階段状となるように事前に積み上げておくことができる。

本発明のレンガブロックの保持装置を用いたレンガブロックの施工方法は、以下のようにすることが好ましい。
すなわち、レンガブロックを保持する際は、把持板が滑らないように把持力Ｆをまず載荷し、その後に把持部間の圧縮力Ｆ’を載荷する、といった手順を取る。レンガブロックから装置を取り外す際も同様に、まず圧縮力Ｆ’を開放し、その後把持力Ｆを開放する、といった手順を取る。圧縮力Ｆ’を大きく設計する場合は、把持板が滑らないように前掲式（１）より導出される把持力Ｆの下限値に対し、安全率などを考慮した大きい把持力Ｆに設計すると良い。

本発明のレンガブロックの保持装置を用いたコークス炉レンガブロックの施工方法は、上述したレンガブロックを、コークス炉における燃焼室を構成するレンガブロックとすればよい。また、このコークス炉レンガブロックは、コークス炉建設時における燃焼室を予め複数段形成したレンガブロックとすることが好ましい。
すなわち、レンガブロックは、コークスサイド側からマシンサイド側へ順番に据付・接合していく。接合部には、予めモルタルを塗布しておき、乾燥しない内にレンガブロックを重ねていく。その後、目地のモルタルを調整し積み上がりの精度を検査する。これを繰り返し、燃焼室をレンガブロックによって組み上げることで、人力のレンガ積みよりも省力化した、短期間での築炉が可能となる。

燃焼室全体の４分割相当になる４ｍ程度のレンガブロックを組み立て対象とした。
この時、レンガブロックを高さ１ｍ程度とした場合の重量は３ton相当である。
ここで，把持板とレンガブロックの静摩擦係数を０．５とし、安全率を４．０でみたときの総把持力は２４ton程度必要となる。
よって、圧縮力を付与する離隔した把持部の担う一対の把持部の把持力を、総把持力の半分の１２ton程度とすると、付与する圧縮力は３ton〜４ton程度で安全に上記レンガブロックを運搬し組み立てることができた。なお、付与する圧縮力は、最大で６ton程度となった。

１ 保持装置
２ 把持部
３ 把持板
４ レンガブロック
５ 階段状レンガブロック

Claims (5)

1. レンガブロックを挟み込むための対向する１対の把持板を有する把持部の、少なくとも２組を離隔して備え、
   前記把持部は、前記把持板の各対における把持板相互が近づく向きに力を付与する把持力付与手段と、上記離隔した把持部相互が近づく向きに力を付与する圧縮力付与手段とを有することを特徴とするレンガブロックの保持装置。
2. 前記把持板は、レンガブロックの側面の端部形状に合致する形状を有することを特徴とする請求項１に記載のレンガブロックの保持装置。
3. 前記把持板の１辺の長さを、保持するレンガブロックの把持板が接する面の最下段から最上段までの長さとすることを特徴とする請求項１または２に記載のレンガブロックの保持装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のレンガブロックの保持装置を用いて、レンガブロックの運搬、組み立てを行うことを特徴とするレンガブロックの施工方法。
5. 請求項４記載のレンガブロックが、コークス炉における燃焼室を構成するレンガブロックであることを特徴とするコークス炉レンガブロックの施工方法。

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