JP2017190226A - チェーンシーブ - Google Patents

Abstract

【課題】超重量物を安全確実に昇降可能なチェーンシーブを提供する。【解決手段】外周面でチェーンを案内するシーブであって、シーブに形成された、チェーンを支持する第１の溝が、シーブ軸方向から見たときに、チェーンを構成するリンクのうち、横リンクをその長さ方向で接触支持する辺で構成された正多角形であると共に、該第１の溝のシーブ軸方向中央部に、チェーンを構成する縦リンクのシーブ軸側の外周面が嵌入し得る第２の溝が形成されていることを特徴とするチェーンシーブ。【選択図】図２

Description

本発明は、重量物を吊架するチェーンをガイドするチェーンシーブに関する。

製鉄所においては、高炉から出湯された溶銑を、転炉により脱炭して鋼に精錬した後に、二次精錬として、溶鋼を取鍋などの容器に移し、Ｃａや合金成分を含む粉体を吹き込んで、主に脱硫や成分調整を行っている。
この二次精錬においては、取鍋などの溶鋼容器に蓋をして、溶鋼の保温を図っている。

この蓋は、溶鋼を満たした容器の直上位置という過酷な環境下で昇降させて使用されるため、鉄製の本体内側に耐火物の内張りが施された重量物であり、その吊架手段としては、チェーンが使用されている。

このチェーンは、方向転換と案内のためのチェーンシーブを経て、蓋と反対側の端部に繋がれたワイヤ部をドラムに巻き取り・巻き戻しすることで昇降される。

従来のチェーンシーブは、軸方向断面中央部に形成された溝で、チェーンを誘導する構造であり、シーブの軸方向から見た溝形状も、円形となっていたため、チェーンリンクを支持する部分が、事実上線接触状態となり、チェーンリンク長手方向の中央部に強い曲げ応力が作用する結果、チェーンリンクの折損トラブルが散発していた。

また、通常の二次精錬における昇降動作においては、チェーンシーブを通過するのは、吊架手段のうち、チェーン部分のみであるが、蓋の耐火物が溶損等により消耗した場合には、蓋体を作業床レベルまで降下させて、内張りの耐火物の補修が行われるため、操業時のストロークを超えて、蓋体を降下させる必要が生じる。
このときには、通常操業時にはチェーンシーブを通過しないチェーン端部に繋がれたワイヤ部分も、チェーンシーブを通過することになり、チェーンシーブには、チェーンリンク通過時とは異なる応力が負荷される。

特許文献１には、頂点に、チェーン横リンクに係合する突起を備えた多角形に形成されて、周面の各面をチェーン横リンクのガイド面としたホイール（チェーンシーブに相当する）本体と、前記ホイール本体の周面において、前記各突起間に形成されたチェーン縦リンクを収容、係合するガイド溝とを備えたチェーンホイールが開示されている。

また、特許文献２には、牽引巻上機において、ロードチェーンを懸架して回転するロードシーブ（チェーンシーブに相当する）が、チェーンリンクの長辺外周面に当接支持する本体部と、これに隣接するチェーンリンクの開口内に挿入される負荷受支部からなる多角形状に構成されているシーブが開示されている。

これらのホイール、或いはシーブは、いずれも、昇降させる重量物を懸架するチェーンリンクから受ける荷重の大部分を、リンク長辺の一辺の外周側で受けると共に、各チェーンリンクに形成された開口部内に、シーブの突起部分を挿入する形式とされているため、製鉄所における二次精錬用容器の蓋体などの、極めて大型の重量物の昇降用チェーンシーブに適用することは難しく、また、ワイヤとチェーンの双方が、懸架可能な構造にもなっていなかった。

特開昭５０−１３０１６０号公報 特開平７−１５７２８９号公報

本発明は、上記した現状に鑑み、二次精錬用の蓋体など、高温環境など、過酷な条件化であっても、超重量物を安全確実に昇降可能なチェーンシーブを提供することを目的とする。
また、チェーンの他に、これに連続するワイヤ部分をも確実に案内可能なシーブの提供も可能とするものである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、チェーンリンクを安全に卷回できるチェーンシーブについて検討を行った結果、チェーンリンクの長軸２辺をチェーンシーブ周面で支持する構造とすることにより、チェーンリンクに、折損の原因である曲げ応力が負荷されることを回避すると共に、より大きな面積で懸架重量物の荷重を支持できるようになすことで、二次精錬用容器の蓋体などの重量物を安全、確実に昇降でき、また、ワイヤ部分の懸架、案内も確実に可能とする本発明に想到した。

本発明の具体的な要旨は次のとおりである。
（１）外周面でチェーンを案内するシーブであって、シーブに形成された、チェーンを支持する第１の溝が、シーブ軸方向から見たときに、チェーンを構成するリンクのうち、横リンクをその長さ方向で接触支持する辺で構成された正多角形であると共に、該第１の溝のシーブ軸方向中央部に、チェーンを構成する縦リンクのシーブ軸側の外周面が嵌入し得る第２の溝が形成されていることを特徴とするチェーンシーブ。

（２）前記正多角形の一辺の長さＬｓが、下記式（１）であることを特徴とする請求項１に記載のチェーンシーブ。
｛σ_alπｄ³(Ｌ_l−ｄ)／（１６Ｆ）｝≦Ｌｓ≦（Ｌ_l−４ｄ）
ここで、σal：チェーンリンクの許容曲げ応力
ｄ：チェーンリンクの直径
Ｆ：チェーンリンクに架かる荷重

（３）前記正多角形の角、即ち、隣接する第１の溝を形成する平面が成す稜線にアールが設けられていることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のチェーンシーブ。

（４）前記第２の溝の底部がシーブ軸方向から見て、円形であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のチェーンシーブ。

（５）前記第２の溝のシーブ軸と直交する方向の断面形状において、該第２の溝の入り口部分にテーパが設けられていることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載のチェーンシーブ。

（６）前記第２の溝の深さが｛（Ｂ−ｄ）／２｝以上であることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載のチェーンシーブ。

（７）前記第２の溝の幅が、ｄ以上、Ｂ以下であることを特徴とする前記（１）〜（６）のいずれかに記載のチェーンシーブ。

（８）前記第１の溝の幅が、Ｂ以上であることを特徴とする前記（１）〜（７）のいずれかに記載のチェーンシーブ。

（９）前記第２の溝の底部が、チェーンに接続されたワイヤを面支持できる形状であることを特徴とする前記（１）〜（８）のいずれか１項に記載されたチェーンシーブ。

本発明によれば、回転軸に直交する断面において、正多角形を成すチェーンシーブの第１の溝の底面が、チェーンにおける各リンクのうち、一個おきのチェーンリンク（横リンク）の長辺の２辺を接触支持すると共に、これらのリンクの間に位置するチェーンリンク（縦リンク）が、チェーンシーブの角部に形成された第２の溝に嵌入する構造となっているので、チェーンが吊架する重量物の荷重を、チェーンの横リンクの長辺２辺によって、チェーンシーブに負荷させるため、チェーンシーブとチェーンリンクの接触面における単位面積当たりの付加荷重が小さくなると共に、チェーンリンクに曲げ荷重が作用せず、折損トラブルが大幅に減少する。
また、隣接する第１の溝を形成する平面が成す稜線にアールを付与しておくことにより、チェーンシーブの第１の溝に対して、チェーンリンクの横リンクが万一ずれた場合においても、第１の溝の稜線上を横リンクが円滑に摺動して、本来の位置に収まるようにすることができる。
さらに、第２の溝の断面形状を適切な形状とすることにより、チェーン端部に接続されるワイヤ部も、安定して支持できるチェーンシーブとすることも可能である。

本発明に係る回転軸方向から見たチェーンシーブの側面図と、回転軸を含む直径面の断面図である。 本発明に係るチェーンシーブに、チェーンリンクを巻き掛けた状態の側面図である。 本発明に係るチェーンシーブを、溶鋼鍋の蓋体の昇降装置に適用した場合の見取図と、チェーンとワイヤの接続部の拡大図を示す。 チェーンリンクの寸法図である。

以下に、製鋼時の二次精錬に使用する溶鋼鍋の蓋体の昇降用チェーンに、本発明に係るチェーンシーブ適用した場合を例にとって詳細に説明する。

図３に、溶鋼鍋１１の蓋体１２を吊架するチェーン１が架け渡されたチェーンシーブ３を示す。上部から見て円形の蓋体１２は、その中心を挟んで直径上の２点で、２本のチェーン１により、吊架されている。
チェーン１の蓋体１２に繋がる反対側の端部には、ワイヤ１３が連結され、ワイヤの他端部は、昇降用ドラム１４に卷回されている。蓋体１２の中央を挟んで、蓋体１２を吊架する１対のチェーン１と、これに連結されるワイヤ１３は、共通の昇降用ドラム１４に巻き付けられて昇降するので、自動的に同調を取ることができる。

溶鋼鍋１１に溶鋼を満たし、脱硫剤等の添加を行った後、蓋体１２が下降して、溶鋼鍋の上面に被せ、溶鋼の過度の温度降下を防止する。通常操業時における蓋体の昇降においては、蓋体吊架用のチェーンシーブ３に係合して連動するのは、チェーン１のみである。

しかし、長期の使用により、蓋体内張りの耐火物が損傷し、これを補修する際には、蓋体１２を作業床レベルまで降下させて、補修作業を行う必要がある。

このとき、昇降用ドラム１４に巻き付けられているワイヤ１３は、大きく巻き戻されるため、該ワイヤ部分もチェーンシーブ３に案内される。

本発明に係るチェーンシーブ３は、図２に示す様に、チェーン１を構成する各リンクのうち、リンクの長辺２辺で、チェーンシーブ３に接触する横リンク１ａが、正多角形の各辺と接するような寸法に設計されている。

横リンク１ａの前後に位置する縦リンク１ｂは、その長手方向中央が、チェーンシーブ３の正多角形状の第１の溝３ａの稜線上に位置し、チェーンシーブ３の軸方向中央に形成された第２の溝３ｂ内に嵌入する。

第２の溝３ｂは、その底部が、縦リンクの外周に接触しないような深さに形成されているので、縦リンクの中央に曲げ応力が作用することはない。
一方、蓋体１２の内張り補修などの際に、蓋体を作業床レベルまで降下させる際には、チェーン１のドラム側端部に連結されたワイヤ１３が、チェーンシーブ３に掛るまで、捲き戻されるが、このとき、チェーンシーブ３の第２の溝３ｂの底部が、チェーンシーブ３に掛るワイヤ１３の内側面を支持するので、ワイヤ１３は、チェーンシーブの第２の溝３ｂに確実に案内されて蓋体１２を円滑に降下させることができる。
なお、チェーン１のワイヤ１３との接続側端部は、横リンク１ａとし、ワイヤ１３のチェーン１側端部に縦リンクに相当する環状部１３ｂを形成すると、チェーン１とワイヤ１３との継ぎ手部２もシーブ上をスムーズに通過することができる。

回転軸方向から見て正多角形状をなす第１の溝３ａの底部に形成される第２の溝３ｂは、チェーンシーブ３の回転軸方向から見たときに、全体として円周状に形成されると共に、同回転軸を含む断面から見たときには、チェーンを構成する縦リンクや、ワイヤが、確実に第２の溝３ｂ内に嵌入されるように、第２の溝３ｂの底部から第１の溝３ａに向かって末広がり状のテーパを付与しておくことが望ましい。
このテーパにより、チェーン１の縦リンク１ｂの長辺及びワイヤ１３が確実に第２の溝３ｂ内に案内されるので、チェーンリンクが第２の溝３ｂの側面に引っ掛かってチェーンシーブ３に非対称な応力を与えることを防ぐことができる。

図４に示すチェーンリンクからなるチェーンを設計する。
チェーン１の各リンクは、直径ｄ、長辺の長さＬ、リンク短辺の幅Ｂに成形される。
図４の紙面上にチェーンシーブの正多角形状の第１の溝３ａが位置する場合、中央に全体を示すチェーンリンク１ａが横リンクに該当し、その両側は縦リンク１ｂに該当する。
両側の縦リンク１ｂにおいて、一番横リンクに近い部分が第１の溝に当たらないように、正多角形をなす第１の溝の平面の長さＬｓは、最大で（Ｌ−４ｄ）とする。

該正多角形の一辺の長さＬｓは、前述した範囲で大きい方が、単位面積あたりに係る荷重の点で有利ではあるが、最小長さは、安全率を見込んで、｛σ_alπｄ3（Ｌ−ｄ）／（１６Ｆ）｝以上とする。
即ち、下記式（１）を満足するように設計することが望ましい。
｛σ_alπｄ³(Ｌ−ｄ)／（１６Ｆ）｝≦Ｌｓ≦（Ｌ−４ｄ）・・・・・・・（１）
ここで、σ_al：チェーンリンクの許容曲げ応力
ｄ：チェーンリンクの直径
Ｆ：チェーンリンクに架かる荷重
Ｌ：チェーンリンク長辺の長さ
である。

第１の溝３ａの底面の幅は、リンクの幅Ｂ以上として、横リンクが確実に第１の溝の底面まで落ち込むように設計する。
第２の溝３ｂの幅は、チェーン１の縦リンク１ｂが嵌入可能であり、また、チェーン１の横リンク１ａが嵌合しないように、ｄ以上、Ｂ以下にすると共に、その深さについては、前記縦リンク１ｂのチェーンシーブ３側が第２の溝３ｂの底面に接触しないように、｛（Ｂ−ｄ）／２｝とすることが好ましい。
また、第２の溝３ｂの側壁部分に縦リンク１ｂが当接して、正規の位置まで嵌入しない事態が生じないように、第２の溝３ｂを形成する側壁には、前述したテーパを設けることが好ましい。
第２の溝３ｂの底部は、図１ｂに示す回転軸を含む断面方向から見た形状において、平面でも良いが、チェーン１に連結されたワイヤ１３がチェーンシーブ３を通過することを想定して、曲面状に形成し、ワイヤ１３との接触面積が増大するような形状とすれば、重量物の降下によって、チェーンシーブ３との係合部がチェーン１からワイヤ１３に移行するような部分においても、スリップ現象を生じない程度の摩擦力を確実に得ることができて、作業の安全性向上や、重量物の安定的な下降に寄与することができる。

本発明によれば、溶鋼鍋の蓋体に代表される重量物を昇降可能に支持するチェーンが巻き掛けられるチェーンシーブにおいて、チェーンを構成するチェーンリンクに曲げ応力が作用することを防止できるので、チェーンリンクの折損による重量物の落下事故を未然に防止することができ、作業の安全性を拡大すると共に、チェーン及びチェーンシーブの寿命も大幅に向上させることができる。
また、チェーンとワイヤが通過するような場合においても、常に吊架物を安定して昇降することが可能となる。

１ ：チェーンリンク
１ａ：横リンク
１ｂ：縦リンク
２ ：（チェーンとワイヤとの）継ぎ手部
３ ：チェーンシーブ
３ａ：第１の溝
３ｂ：第２の溝
１１：溶鋼鍋
１２：蓋体
１３：ワイヤ
１４：巻取ドラム

Claims (9)

1. 外周面でチェーンを案内するシーブであって、シーブに形成された、チェーンを支持する第１の溝が、シーブ軸方向から見たときに、チェーンを構成するリンクのうち、横リンクをその長さ方向で接触支持する辺で構成された正多角形であると共に、該第１の溝のシーブ軸方向中央部に、チェーンを構成する縦リンクのシーブ軸側の外周面が嵌入し得る第２の溝が形成されていることを特徴とするチェーンシーブ。
2. 前記正多角形の一辺の長さＬｓが、下記式（１）であることを特徴とする請求項１に記載のチェーンシーブ。
   ｛σ_alπｄ³(Ｌ−ｄ)／（１６Ｆ）｝≦Ｌｓ≦（Ｌ−４ｄ）・・・・・・・（１）
   ここで、σ_al：チェーンリンクの許容曲げ応力
   ｄ：チェーンリンクの直径
   Ｆ：チェーンリンクに架かる荷重
   Ｌ：チェーンリンク長辺の長さ
3. 前記正多角形の角、即ち、隣接する第１の溝を形成する平面が成す稜線にアールが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のチェーンシーブ。
4. 前記第２の溝の底部がシーブ軸方向から見て、円形であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のチェーンシーブ。
5. 前記第２の溝のシーブ軸と直交する方向の断面形状において、該第２の溝の入り口部分にテーパが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のチェーンシーブ。
6. 前記第２の溝の深さが｛（Ｂ−ｄ）／２｝以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のチェーンシーブ。
   Ｂ：チェーンリンク短辺の幅
7. 前記第２の溝の幅が、ｄ以上、Ｂ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のチェーンシーブ。
8. 前記第１の溝の幅が、Ｂ以上であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のチェーンシーブ。
9. 前記第２の溝の底部が、チェーンに接続されたワイヤを面支持できる形状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載されたチェーンシーブ。

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