JP2670789B2 - 液体に物質を注入する物質注入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する技術分野） 本発明は液体に物質を注入する物質注入装置における
改良に関する。詳しくは物質注入装置は基本的に、気体
と、気体に粉末を加えた物質或は通常気体に伴われる固
体を潜在的に危険な液体、例えば溶融状態の鉄及び鋼の
如き金属に注入する為のものである。 （従来の技術） そうした物質を注入する目的は多種多様である。国際
特許出願公開番号WO84/02147には、物質を溶融金属に注
入する幾つかの理由が述べられる。これら理由の詳細は
前記特許出願を参照されたい。 WO84/02147と同様に、本発明はレードルの如き、融体
収納容器の壁を通して物質を融体に注入する物質注入装
置に関する。壁は、容器の底部或はもっと一般的には側
面であり得る。物質注入装置は、容器の壁に取付ける耐
火ブロックを含む。耐火ブロックには物質注入通路が貫
通される。この物質注入通路内を、融体に相対するその
端部に向けて物質送達管が強制移動自在とされ、物質送
達管のこの強制移動により、物質注入開始以前に融体が
物質注入通路に入り込むのを阻止するべく前記端部位置
或は内部に一時的に位置付けた通路閉鎖要素を破壊或は
移動して、物質の注入を開始出来るようにする形式のも
のである。物質送達管は通路閉鎖要素を除去、破壊或は
移動する事により、物質送達管を介して搬送した物質を
融体に導入する通路を開放する。 もし通路閉鎖要素が早期に或は不注意に通路端部から
抜けると、融体はその静圧によって急速に通路に侵入す
る。或る状況下では、融体は物質注入通路を通して容器
から漏れ出し、例えばそれにより物質注入通路から物質
送達管を押し出す。これは明らかに危険である。或はま
た融体は物質注入通路内で連結して物質注入通路を閉塞
し、融体中への引続く物質注入を阻害する。従って、通
路閉鎖要素の不注意な取付け及び或は物質送達管が早期
に前進することにより通路閉鎖要素が抜け落ちる事態は
回避されるべきものである。 （発明が解決しようとする課題） 物質注入通路内での物質送達管の不注意な前進及び後
退を、簡潔な、然し効果的な装置構成により阻止する事
である。 （課題を解決するための手段） 本発明の一様相に従えば、溶液容器の壁に取付けら
れ、該液体容器中の液体に物質を注入する物質注入装置
であって、 物質注入通路（11）を貫通形成した耐火ブロック（2
1）と、 前記物質注入通路（11）の内部に位置付けられ、ラン
スアセンブリの一部を構成する物質送達管（24）と、 前記物質注入通路（11）の端部に一時的に位置付けら
れる通路閉鎖要素（22）にして、物質注入開始前に液体
が物質注入通路（11）に入り込むのを防止し且つ物質注
入に際して前記物質送達管（24）を押し付けることによ
り除去或は破壊される通路閉鎖要素（22）と、 ランスアセンブリと、物質注入装置の固定部材との間
部分で作用するランスアセンブリ位置決め用手段にし
て、ばね負荷プランジャー（60）と、アバットメント
（64）とから構成され、該アバットメント（64）が、前
記ばね負荷プランジャー（60）と係合する前方傾斜ラン
プ（66）と、前記ばね負荷ランプジャー（60）と係合す
る後方傾斜ランプ（65）とを有し、前記ばね負荷プラン
ジャー（60）と、該ばね負荷プランジャー（60）と係合
する前方傾斜ランプ（66）とが、ランスアセンブリを所
定の準備位置に位置付けるためのランスアセンブリ前進
ストッパを形成してなるランスアセンブリ位置決め用手
段と、 を含んでなる物質注入装置が提供され、 また他の様相に於ては、 溶液容器の壁に取付けられ、該液体容器中の液体に物
質を注入する物質注入装置であって、 物質注入通路（11）を貫通形成した耐火ブロック（2
1）と、 前記物質注入通路（11）の内部に位置付けられ、ラン
スアセンブリの一部を構成する物質送達管（24）と、 前記物質注入通路（11）の端部に一時的に位置付けら
れる通路閉鎖要素（22）にして、物質注入開始前に液体
が物質注入通路（11）に入り込むのを防止し且つ物質注
入に際して前記物質送達管（24）を押し付けることによ
り除去或は破壊される通路閉鎖要素（22）と、 前記ランスアセンブリと、物質注入装置の固定部材と
の間部分で作用する戻り止め構成体を有するランスアセ
ンブリ位置決め用手段にして、ばね負荷プランジャー
（60）と、アバットメント（64）とから構成され、該ア
バットメント（64）が、前記ばね負荷プランジャー（6
0）と係合する前方傾斜ランプ（66）と、前記ばね負荷
プランジャー（60）と係合する後方傾斜ランプ（65）と
を有し、前記ばね負荷プランジャー（60）と、該ばね負
荷プランジャー（60）と係合する前方傾斜ランプ（66）
とが、物質注入に先立ってフランスアセンブリを所定の
準備位置に位置付けるためのランスアセンブリ前進スト
ッパを形成し、前記ばね負荷プランジャー（60）と、該
ばね負荷プランジャー（60）と係合する後方傾斜ランプ
（65）とが、ランスアセンブリが該ランスアセンブリに
於ける前進された物質注入位置から不注意に抜けないよ
うにするためのランスアセンブリ後退ストッパを構成し
てなるランスアセンブリ位置決め用手段とにより構成さ
れる物質注入装置が提供される。 更に他の具体例に於て、ランスアセンブリはランスヘ
ッド部材を有し得、このランスヘッド部材は、オリフィ
スを設けた一対の胴部にして、一方の胴部が他方の胴部
に関して揺動する様に互いに保持した一対の胴部を含ん
でいる。各胴部は、物質注入以前或は物質注入中に注入
物質が各オリフィスを通過出来るよう、各オリフィスが
整合するよう配向される。物質注入が完了したと判断し
た時は、前記胴部の一方をピボットボルト上で他方の胴
部に関して揺動させ、そのオリフィスを他方の胴部のオ
リフィスとの整合状態から外すと物質の注入は直ちに停
止される。 他の形状の具体例では加工作業は簡略化されランスア
センブリに要求される構成部品はもっと少ない。その場
合は然し、ランスヘッド部材はオリフィスを設けた２つ
の部品から構成され、一方の部品は、そのオリフィスを
他方の部品のオリフィスと連結した状態から偏向して注
入を終了させるべく、他方の部品の内部を摺動自在とす
る。前記一方の部品は、そのように偏向した場合に前記
他方の部品から突出する形状を有し、物質注入装置の固
定部分に設けたアバットメントと接触するアバットメン
トとして作用し、ランスアセンブリの危険な抜け或は飛
出しを阻止する。そうした構造は以下の記述から認識さ
れる様に実用上特に簡略化されている。 基本的には、好ましいランスヘッド部材は、物質注入
通路を軸線方向に貫通させた円筒体を含み得る。円筒体
はランスアセンブリと物質送達管との間のユニオン継手
として作用する。円筒体の横断方向には、オリフィスを
設けたプラグを密接状態で受容する為の通路も貫通され
る。プラグを偏向させることにより物質の注入を急激に
終了させることが出来る。プラグは、偏向させると物質
注入装置の固定部分に設けたアバットメントと協働して
ランスアセンブリの抜け或は飛出しを阻止する。ランス
ヘッドのピボット作動或は偏向自在の部品を偏向させる
為に適宜のラムを使用する。 （発明の実施の形態） 幾つかの図面に於て同じ部品は同一の参照番号で表さ
れる。 第１図から８図に示す物質注入装置10は、使用上の融
通性を持たせる為の複数の物質注入通路11を有してい
る。物質注入装置10を使用して異なる物質及び物理的形
態の異なる物質を同時に或は選択したシーケンスで、溶
融金属の如き高温の液体に注入することが出来る。例示
された物質注入装置10は、例えば４つの物質注入通路11
を有する。本発明に従う物質注入装置は４つ以上或は４
つ未満の物質注入通路を有する。８つ及び15の物質注入
通路を有する変形例を設計したが、１つの物質注入通路
を有する物質注入装置もまた本発明の範囲内のものであ
る。 物質注入装置10は、潜在的危険性、例えば高温を有す
る任意の液体に試薬の如き物質を安全裡に導入するのに
使用することが出来る。然しながら物質注入装置は、冶
金的プロセス、詳しくは液体が溶融した金属或は合金で
ある鉄族冶金的プロセスの為に特に開発されたものであ
る。融体温度は、金属によっては1600℃もしくはそれ以
上であり得る。 以下、本発明の物質注入装置を、物質注入装置の開発
上の主たる使用対象であることに鑑み、便宜上、溶融金
属に関するものとして説明する。 物質注入装置10は容器、例えばレードル13の底部或は
もっと一般的には側壁12に取付ける。側壁12は金属シェ
ル14と、取付け用のインナライナー15とを有する。物質
注入装置10は物質をレードル13に収納した融体の、例え
ば融体表面下１メートル以上の深さに注入するべく位置
付けられる。側壁12の適宜の位置には注入口16を設け、
物質注入装置10はこの注入口16に整合される。注入口16
の周囲の金属シェル14に環状のアダプタプレート18を溶
接し、物質注入装置10をこのアダプタプレート18により
容器に締着する。 耐火性のノズルブロック21を注入口16内に正しく位置
決めする為の環状の位置決め用プレート20を、アダプタ
プレート18にボルト締着する。ノズルブロック21は通
常、前記注入口の内部でインナライナー15と接合する。
本具体例ではノズルブロック21には複数のショットノズ
ルを構成する複数の物質注入通路11を貫通させる。４つ
の物質注入通路を貫通することが出来る。物質を注入す
るに先立ち、物質注入通路11の内側、即ち融体に面する
側の端部を通路閉鎖要素（第８図には図示せず）22によ
り閉鎖する。第１図には物質注入通路に位置付けた通路
閉鎖要素22を示すが、この通路閉鎖要素を、物質注入通
路を横断する状態でノズルブロック21の端面に接着して
も良い。通路閉鎖要素22は適宜の耐火材料から作成さ
れ、物質注入開始時には物質注入通路11から除去或は取
外し出来る様にノズルブロック21に嵌合する。もし通路
閉鎖要素を物質注入通路の端部を横断して接着する場合
は、選択する接着材は通路閉鎖要素の取外しを可能とす
るべく接着力の弱いものか或は通路閉鎖要素を脆い材料
から作成するかの何れかとする。 ランスアセンブリを各物質注入通路11と関連付ける。
ランスアセンブリは物質送達管24と入口ヘッド25とを有
し、物質送達管24は物質注入通路11内を長手方向に可動
であり、入口ヘッド25はノズルブロック21の外側に配置
する。物質注入開始に際し、物質送達管24をして通路閉
鎖要素22を除去或は破壊せしめる為に、ランスアセンブ
リを容器内側方向に強制的に前進させる前進用手段26
（第８図には図示されず）を設ける。前進用手段26は、
例えば空気圧或は液圧により作動させることが出来る。
物質送達管24は、例えばステンレススチール、カロライ
ジング処理したスチールから成立ち、即ち複合金属／耐
火構造を有する。 第１図では円形のカバープレート28が、このカバープ
レートの開口部が物質注入通路11の関連する開口部と整
合する状態で位置決めプレート20に脱着自在に締着され
る。カバープレート28はノズルブロック21を注入口16の
然るべき位置にクランプする。位置決めピン29及び中央
ナット30をカバープレート28に取付ける。前記位置決め
ピン29は、物質注入装置の固定部材、即ち位置決めブロ
ック32に適切に位置決めした受取り穴に入る。位置決め
ブロック32は中央ナット30と係合するボルト33により、
カバープレートに組付ける。第１図に示す４つの物質注
入通路を有する形状に対しては、位置決めブロックは４
つの突出部を有し、４つの孔34を、第２図に示す様に突
出部に関して配置する。位置決めブロック32の孔34は、
物質注入通路11及び関連するカバープレート28の開口部
を適切に整合し、その直径はこの関連するカバープレー
ト28の開口部のそれよりも大きい。位置決めブロック32
の孔34は、カバープレート28と組合せて、入り口ヘッド
25が摺動状態で嵌入するポケットを提供する。 本発明の利益及び有益な特徴は、物質の注入以前、注
入中、そして注入停止に際し、ランスアセンブリを適正
に制御する為に使用する部材の形状及び構造にある。 各位置決めブロック32の突出部の端には取付け用部材
36を固定する。この取付け用部材はピボットピン38を受
ける孔を有し、ピボットピン38により前進用手段26或は
ランスクランプ40を、交換自在に且つピボット運動自在
に位置決めブロック32に締着する。ランスクランプ40は
第４図に示す。この特徴は好都合ではあるが本発明に絶
対不可決のものではない。この特徴は、ランスアセンブ
リを物質注入の前後に正しい位置に安全にクランプする
事を目的としたものである。物質の注入後、取付け用部
材36からランスクランプ40を取外し、代わりに前進用手
段26を取り付ける。物質注入装置10は２つのランスクラ
ンプ40と２つの前進用手段26とを有し得る。この場合、
物質注入装置10は２つの物質注入通路11を通して物質を
同時に或は素早く連続する状態で物質を注入することが
出来る。所望であれば３つのランスクランプ及び１つの
前進用手段を設け得る。然し乍ら、既述の如く、ランス
クランプ40を省略しても良い。全てのランスアセンブリ
を注入前及び後の正しい位置に安全にクランプする為
に、液圧ラムを組込んだ４つの前進用手段26を使用して
も良い。 第２図及び第４図に示す様に、各ランスクランプ40は
剛性構造体、即ちランスアセンブリの入口ヘッド25に当
接し、入口ヘッド25を然るべき位置に保持する２本のア
ーム42を有している。手動調節自在のねじ43をランスク
ランプ40に螺入し、取付け用部材36を押付けさせる。ね
じ43を調節してクランプ本体41をピボットピン38に関し
てピボット動作させてランスの入口ヘッド25に当接する
２本のアーム42の位置を変更することにより、ランスク
ランプ40が選択位置でランスアセンブリを保持するよう
に設定することが出来る。物質注入に先立って選択する
この選択位置は、今後説明するランスアセンブリ前進ス
トッパにより決定する。このランスアセンブリ前進スト
ッパは第３図、６図及び７図に示される。物質注入後に
於ける前記選択位置は、ランスの入口ヘッド25が、位置
決めブロック32の孔34により構成するポケットの底に達
する位置に相当する。 前進用手段26は、剛性構造体、即ち、ランスの入り口
ヘッド25に当接する一対の離間したアーム46が伸延して
なるアクチュエータ胴部45をも有する。このアクチュエ
ータ胴部45には、取付け用部材36のアバットメントと接
触状態となるべく前進自在のピストンを有する液圧アク
チュエータ或は第１の液圧ラム48が締着する。第１の液
圧ラム48を起動させると、ピストンはアバットメント50
を押し、第１の液圧ラム48の胴部をアバットメント50か
ら離す方向に付勢する。従ってアクチュエータ胴部45は
ピボットピン38を中心としてピボット運動するべく付勢
するので、アーム46は容器の壁方向に向けて推進する。
第１の液圧ラム48を適宜に起動する事により、前進用手
段26のアーム46が、ランスアセンブリを物質注入前の位
置に保持し、アセンブリを前進させて通路閉鎖要素22を
除去して物質注入を開始し得るようにし、ランスアセン
ブリを物質注入後の位置に保持する。 第１図、第５図及び７図に示する入口ヘッド25は、GB
−Ａ−2,171,186及びPCT/GB87/00117に記載される様に
各々２つの部材から構成される。前記特許はここに参照
することにより本明細書の一部とする。２つの部材の
内、外側の部材は物質の注入を急速に終了させるべく内
側の部材に関して偏倚自在である。この内側の部材に関
しての偏倚の為に、前進用手段26の同一のアクチュエー
タ胴部45には第２の液圧ラム52を取付ける。第２の液圧
ラム52は入口ヘッドの外側部材に固定したアバットメン
ト53に当接するピストンを有する。 アクチュエータ胴部45と、第１の液圧ラム48及び第２
の液圧ラム52とによる複合的構成或はユニット構造、そ
して位置決めブロック32に一つのアタッチメント（ピボ
ット38）を設ける点には幾つかの利益が有る。物質注入
後、物質送達管とノズルブロック21とを手順に従って交
換する必要があるが、ユニット構造はこの手順を簡素化
する。更にはユニット構造は、或る現場から他の現場へ
の物質注入装置の移動を迅速化し、また前記ユニット構
造は単一のランスクランプとの代替も容易である。これ
により、各物質注入現場に恒久的な起動（アクチュエー
ション）構造体を設ける必然性が回避され、設備全体の
コスト削減及び簡素化が図られる。第５図にはランスア
センブリの入口ヘッド25の詳細が示され、内側部材54と
外側部材56とが平坦な境界面で接面し互いに引張ボルト
及びばねの組合わせ体58によりしっかりと保持されてい
る。各部材を物質通入通路54′及び56′が貫く。これら
２つの物質注入通路は物質の注入前及び注入中は整合さ
れる。整合状態の各物質注入通路は注入物質、即ち気
体、気体及び粉末或はワイヤを供給導管59から物質送達
管24に搬送する。アバットメント53は、ここではその説
明を要しない目的の為に脱着自在に外側部材56に固定さ
れ、物質注入の終了時には第２の液圧ラム52のピストン
と係合する。第２の液圧ラム52が作動するとアバットメ
ント53は偏倚されそれに伴って外側部材56が偏倚され
る。外側部材56は、ピボットとして作用する引張ボルト
を中心として内側部材54に関して回転する。内側部材54
は位置決めブロック32の孔34の提供する前述のポケット
内部に座着されている事から回転し得ない。外側部材56
の相対的な回転が、物質注入通路56′を内側部材54の物
質注入通路54′との整合状態を外しそれにより、物質供
給源から物質送達管24への注入物質の送達ルートを閉鎖
する。ワイヤストランド形態の注入物質を搬送する為に
ランスアセンブリを使用する場合は、内側部材54及び外
側部材56は、第２の液圧ラム52の作動に際しワイヤスト
ランドを切断する為の、平坦な境界面で作動自在の剪断
ブッシュを設ける。 本発明の特に発明性を有する特徴は今後説明するラン
スアセンブリ前進ストッパにある。ランスアセンブリ前
進ストッパは第３図、第６図及び第７図に示されここで
はそれらの図面を参照する。ストッパは基本的には各ラ
ンスアセンブリと、物質注入装置10の幾つかの適宜の固
定部材との間で作動自在の戻り止め構成体である。各ラ
ンスアセンブリに対し、戻り止め構成体は、その最も単
純な形状に於てはばね負荷されたプランジャとアバット
メントとであり、プランジャとアバットメントとの一方
はランスアセンブリに固定し、他方は物質注入装置に固
定する。図示の如くプランジャ60を、位置決めブロック
32及び取付け用部材36（物質注入装置の固定部材）を連
結するハウジング61内に位置付ける。ハウジング61は位
置決めブロック32の孔34の夫々に隣合って位置決めし、
ハウジング61から孔34にかけて穿孔が伸延する。プラン
ジャ60のシャンク或はステム62をこの穿孔を貫いて伸延
させる。ハウジング内のばねはプランジャ60のシャンク
或はステム62をこの穿孔を貫いて伸延させる。ハウジン
グ内のばねはプランジャ60の拡大頭部に作用し、ステム
62を孔34内部に付勢する。ステム62の先端は入口ヘッド
25の孔34内に位置付けられた場合に、入口ヘッド25と、
もっと詳しくは内側部材54に固定したアバットメントと
協働する。アバットメント64は、プランジャと係合する
前方傾斜面或は傾斜ランプ（ramp）66及び後方傾斜面或
は傾斜ランプ65を有する。プランジャ60と前方傾斜ラン
プ66とが、物質注入に先立つランスアセンブリの位置を
決定するランスアセンブリ前進ストッパを構成する。ラ
ンスアセンブリのこの位置に於て、物質送達管24は通路
閉鎖要素22からセットバックされている。適切な形状の
ばねを選択する事により、ランスアセンブリを手動でこ
のランスアセンブリ前進ストッパを通過して前進させる
ことにより偏倚させることが出来る。例えば、ランスア
センブリをランスアセンブリ前進ストッパを通過して前
進させる、即ち、プランジャを前方傾斜ランプ66を越え
て移動させるには、約1/2トン（508kg）もの力が必要と
なる。斯くして不注意な取扱い或は組立てによる通路閉
鎖要素22の不注意の外れは阻止される。 然し乍ら前進用手段26は、ランスアセンブリを移動す
るに要するに十分な力を発揮し、前記ランスアセンブリ
前進ストッパの抵抗に打ち勝つ事が出来る。そのように
移動されると、前方傾斜ランプ66はプランジャ60をばね
偏倚力に抗して内側に偏倚させ、プランジャの先端部は
アバットメント64の表面68上に達する。前進用手段26に
よりランスアセンブリが引き続き移動すると通路閉鎖要
素が除去され、物質注入を開始することが出来るように
なる。ランスアセンブリは最終的には完全に前進した位
置に達し、この位置でプランジャ60とアバットメントの
後方傾斜ランプ65とが協働してランスアセンブリ後退ス
トッパを構成しそれにより、ランスアセンブリはその物
質注入位置から手動的に引き込まれることが阻止され
る。ランスアセンブリ後退ストッパは、融体の圧力によ
りランスアセンブリが後方に飛出す事も防止する。 全ての物質が注入されると、物質送達管24はこの物質
送達管と物質注入通路との間の空間内部に連結した金属
により、物質注入通路11の夫々に前進位置に固結され
る。 入口ヘッドが前進位置にあるとき、後方傾斜ランプ65
はプランジャ60を通過した前方に位置する。従ってボル
ト33を緩めた後、位置決めブロック32を妨害無しに取外
し、入口ヘッド25を物質送達管24から螺脱することが出
来る。物質送達管24に固定した適切な工具により、入口
ヘッド25や耐火性のノズルヘッド21を交換の為に引き抜
いても良い。 例示した戻り止め構成体の特有の利益は、物質注入通
路11から通路閉鎖要素22を奇麗な除去を助成し得る点に
ある。通路閉鎖要素22を除去するべくランスアセンブリ
を前進させると、ランスアセンブリの先端は、プランジ
ャ60は後方傾斜ランプ65に接近する位置に相当する位置
に達する。プランジャ60が後方傾斜ランプ65と接触する
と、プランジャ60を偏倚するばねがアバットメント64
を、従ってにランスアセンブリを急激に前方に押しや
る。この前方への急激な移動は、ばね負荷されたプラン
ジャが後方傾斜ランプ65とカム係合する事により引起さ
れそれにより物質送達管が通路閉鎖要素を急激に飛出さ
せる。 記載された様に、ランスアセンブリ間或は各ランスア
センブリと物質注入装置の固定部材との間で作動する１
つの戻り止め構成体を設け得る。然し乍ら好ましくは、
協働する２つの戻り止め構成体を配設し、斯くして、直
径位置で相対する２つのアバットメント64及びばね偏倚
された２つのプランジャ60を各ランスアセンブリに嵌合
させ、従って位置決めブロック32に格納させる。 都合良くは、アバットメント64は物質注入装置に固定
した位置決めブロックの一部を構成し、ばね偏倚された
プランジャ60はランスアセンブリにより担持され或はラ
ンスアセンブリに組込まれるが、それらは設計目的上、
記載され且つ例示したような配列構成とするのが好まし
い。 第８図に示する物質注入装置10は第１図との関連に於
て既に部分的に説明されている。従って、第８図の具体
例の第１図の具体例との主な相違のみを述べ、続けて第
８図の物質注入装置で使用する形状の入口ヘッドの構成
を説明する。 第８図の物質注入装置10では円形の取付け用プレート
28を、その開口を物質注入通路11と整合させる状態で、
図示しない手段により、位置決め用プレート20に脱着自
在に締着する。取付け用プレート28は注入口16の然るべ
き位置にノズルブロック21をクランプする。内側にネジ
溝を形成した中央ナット或をボス130を取付け用プレー
ト28に取付け、位置決め用ブロック32を、そのカラー部
分133がボス130を覆って伸延する状態で取付け用プレー
ト28に組付ける。位置決め用ブロックは物質注入通路11
及びランスアセンブリと同数の複数の突出部を有する形
状を有し、各突出部は物質注入通路11及び取付け用プレ
ート28の開口と適切に整合させる。位置決め用ブロック
32の周辺の凹所134が、入口ヘッド25が嵌合し且つ摺動
自在に運動するポケットを構成する。 円形プレート136及びスカート137から成るカバー135
を、ナット138により物質注入装置10に締着する。ナッ
ト138はボス130に螺入した、螺刻された、中央のスピン
ドル140と係合する。スピンドル140は位置決め用ブロッ
クと係合する拡大部分を有し、スピンドル140をボス130
に螺入した場合にボス130を取付け用プレートにクラン
プする。 本発明の有益且つ好都合な点は、物質注入前、注入
中、注入停止を適切に制御する為に使用する部材の形状
或は構造にある。 最初に述べた具体例の如く、第８図から11図の具体例
のランスアセンブリを物質注入前に物質注入装置10に捕
捉するランスアセンブリ捕捉手段と、物質注入後に捕捉
する為の手段とを設ける。 物質注入前にランスアセンブリを捕捉する為に、各ラ
ンスアセンブリ捕捉手段には物質注入装置10の静止部分
に固定したアバットメントと協働するアバットメントを
設ける。ランスアセンブリ側のアバットメントは、ラン
スアセンブリの入口ヘッド25に固定し且つ入口ヘッド25
から突出させた剪断ピン142である。剪断ピン142は位置
決め用ブロック32のスロット143に受容される。剪断ピ
ン142は中央の締着用手段130、138及び140に向って半径
方向内側に伸延し、スロット143は半径方向外側に開口
して剪断ピン142を受容する。スロット143はアバットメ
ント表面144で終端する。物質注入装置に固定した位置
決め用ブロック32に配設した剪断ピン142と、アバット
メント表面144とは、容器13の内側で且つ図示しない通
路閉鎖要素に向けてランスアセンブリが早期に移動しな
いようにする。剪断ピン142とアバットメント表面144と
が、ランスアセンブリの物質送達管を通路閉鎖要素から
所定距離セットバックして位置付ける。物質送達管を前
進させ、関連する通路閉鎖要素を除去する為に、ランス
アセンブリは剪断ピン142とスナップ係合するに十分な
力で前方に押送されるべきである。重要な点は、ランス
アセンブリを前方に押送する力が、ランスアセンブリに
対して手動的に加え得る力よりも大きい事である。ラン
スアセンブリを前方に押送する力は、図示しない空気圧
或は液圧式のアクチュエータにより加えられ、入口ヘッ
ド25と、注入物質の供給源に通じる供給導管との間を連
結する推進／連結用部材145に作用する。アクチュエー
タは最初の具体例に於て前進用手段36、48に装備したそ
れと類似のものであり得る。第８図の上方に示すランス
アセンブリは物質注入開始前の位置にあり、剪断ピン14
2はスロット143の内部にあってアバットメント表面144
と接触している。 位置決め用ブロック32は、スロット143よりも取付け
用プレート28に接近した第２のスロット146を構成す
る。第２のスロット146も又、半径方向外側に開口し、
取付け用プレート28から遠い方のその端部は第２のアバ
ットメント表面148に於て終端する。この第２のアバッ
トメント表面148は、入口ヘッド25或いはその上部のア
バットメントと協働して、物質注入後にランスアセンブ
リが抜け或は飛出すのを防止する。 入口ヘッド25は構造が特に簡単である。入口ヘッド25
は第１のヘッド部材150と第２のヘッド部材155とから成
り、第１のヘッド部材150は、注入物質を供給導管から
物質送達管24に搬送する物質注入通路151を軸方向に貫
いた筒状の金属バーを含む。物質注入通路151は、第１
のヘッド部材150の各端部に於て端ぐりし、これら端ぐ
り部152、153にねじ溝を形成し、このねじ溝を介して供
給導管と物質送達管とを夫々第１のヘッド部材150に装
着する。剪断ピン142は、短い真鍮製のロッドであり得
る第１のヘッド部材150に設けた半径方向穴に締着す
る。 第１のヘッド部材150には、物質注入通路151と交叉す
る横断方向穴154をも貫く。第２のヘッド部材155は筒状
であり、横断方向穴154と密着しつつも運動自在に嵌合
する。第２のヘッド部材155を物質注入通路156が横断す
る。物質注入前及び注入中、第１のヘッド部材150及び
第２のヘッド部材155は、物質注入通路151及び156が整
合して注入物質を物質送達管に流動させるよう配置され
る。この位置に於て、第２のヘッド部材155の一方の端
部158は入口ヘッド150から半径方向に突出するが、反対
側の端部159は突出しない。 付随的に、物質の注入開始後、前記入口ヘッド150か
ら突出する端部158は、カバープレート136と協働してラ
ンスアセンブリを物質注入装置10に捕捉させることが出
来る。推進／連結用部材145に作用する液圧或は空気圧
式のアクチュエータが故障した好ましからざる状況下で
は、ランスアセンブリは融体の圧力により、第２のヘッ
ド部材155がカバープレート136と衝突するまで物質注入
装置の外側に向けて若干距離押送される。 容器への物質の注入は、第２のヘッド部材155を第１
のヘッド部材150の横断方向穴154の内部で偏向させ、物
質注入通路156と151との整合状態を完全に外す事により
停止される。第２のヘッド部材155は、カバー135に取付
けた液圧或は空気圧式のラム160を起動して行う。ラム1
60はランスアセンブリが前進位置、即ち物質注入位置に
ある時、第２のヘッド部材155の端部158と全体的に整合
するプッシュロッド161を有する。プッシュロッド161
は、カバー135のスカート137のスロット162を貫く、端
部158へのアクセス開口を有する。ラム160は第２のヘッ
ド部材155を偏倚させその端部159を第１のヘッド部材15
0から半径方向に突出せしめる。第２のヘッド部材155の
この運動は、位置決め用ブロック32のカラー133に設け
たストッパ表面164により停止される。 ラム160により注入物質の流れが停止すると融体は物
質送達管に入り込んで凍結し、物質送達管を閉塞する。
融体の圧力によりランスアセンブリは物質注入装置の外
側に向けて付勢されるが、ランスアセンブリのこの外側
への移動は、第２のヘッド部材155の突出端部159が、物
質注入装置に固定した位置決め用ブロック32のアバット
メント表面148と衝突する事で安全裡に停止される。 第１図に示すランスアセンブリは物質注入前或は準備
位置にあり、第２図にその入口ヘッドを拡大示する。剪
断ピン142及びアバットメント表面144が入口ヘッド25を
適切に位置付けた状態と、ランスアセンブリの構成とは
第９図から容易に認識されよう。 物質を注入するに際し、ランスアセンブリを容器内側
に向けて第９図で見て左側に強制的に前進させ、剪断ピ
ン142をアバットメント表面144にスナップ係合させる。
第10図は、ランスアセンブリを注入位置に前進させた後
の、アバットメント表面144、148に関する入口ヘッドの
位置を表す。 第11図は、物質注入を終了させるに際し、第２のヘッ
ド部材155を偏倚させた後、入口ヘッドが更に前進した
位置を表す。ランスアセンブリの、図で右側方向への或
は物質注入装置の外側に向けての飛出し或は抜けは、ア
バットメント表面148に対する障害物としての、第２の
ヘッド部材155の突出端部159により阻止される。 本発明に従う、複数の物質注入通路を有する本具体例
の物質注入装置では、カバー135を物質注入装置10から
取外した状態で位置決めブロック32に幾つかのランスア
センブリを取付けている。ランスアセンブリは、剪断ピ
ン142及びアバットメント表面144との組み合わせにより
構成されるランスアセンブリ前進ストッパにより、物質
注入開始前の位置に拘束される。次で、カバー135を嵌
合する。 カバー135は物質注入の為に一度に１つのランスアセ
ンブリが前進し且つ使用される様に配列する。この目的
上、カバープレート136は選択したランスアセンブリに
接近する為の一つの孔170を有する。ランスアセンブリ
の前進が要求された場合、孔170に推進／連結用部材145
を挿通し、入口ヘッド25に当接させ、アクチュエータ16
0を推進／連結用部材145と係合させる。アクチュエータ
160は、カバー135の、選択したランスアセンブリに相当
する定位置に固定される。このランスアセンブリを介し
て物質を注入した後、推進／連結用部材145を取外し、
カバー135を回転することが出来るようにナット138を十
分に緩める。カバー135を回転自由状態とするに際し、
アクチュエータを、使用したランスアセンブリから脱係
合或は取外すことが出来る。次で、カバー135の孔170
が、使用しない別のランスアセンブリと整合するまでカ
バー135を回転した後、ナット138を締め付けて然るべき
位置に固定する。次に推進／連結用部材145を嵌合し、
ランス前進用アクチュエータ（図示せず）を係合する。
全てのランスアセンブリを使用したらカバー135を外
し、雄螺子を螺刻したスピンドル140を、雌螺子を螺刻
したボス130から外す。次で位置決めブロック32を取外
し、使用したランスアセンブリの入口ヘッドを再使用の
為に取り外す。 ノズルブロック21は、例えば取付け用プレート28を取
外した後の置き換えの為に注入口16から取外し自在であ
る。もし、しばしば発生する様に、物質送達管がノズル
ブロック21に固着或は凍結した場合、ノズルブロック21
をランスアセンブリから引張する事により取外すことが
出来る。物質送達管を引張しても尚、注入口16から取り
外せない場合は、ノズルブロック21に注型或はモールド
成型した螺刻アンカ72に適宜のプラーを装着してノズル
ブロックを取外すことが出来る。 実際上及び使用者の都合上、殆どの場合、全てのラン
スアセンブリが使用される毎にノズルブロックを廃棄
し、新しいノズルブロックと交換する。従って、ノズル
ブロックも物質送達管も再使用される事は無い。 先の記載は例示目的のみの為のものであり、付随する
請求の範囲の内で種々の変形が可能である事を認識され
たい。 （発明の効果） 物質注入通路内での物質送達管の不注意な前進を、簡
潔な、然し効果的な装置構成により阻止することが可能
となる。 （工業への適応性） 本発明は、溶融金属の如き高温のアグレッシブな液体
及び融体に物質を導入する為に適合させることが出来
る。従って本発明を、例えば鉄族冶金に於て、種々の目
的の為に気体或は気体に固体を加えた物、或は粒状物質
を溶融した鋼或は鉄に導入する為に使用することが出来
る。斯くして、本発明を使用する事により、合金要素、
特に容易に揮発する要素、例えばアルミニューム、また
潜在的に危険な揮発性成分、例えば鉛への導入を実施す
ることが出来る。炭化物形成を制御する為の物質或は結
晶微細化の為の物質を同様に導入することも出来る。同
様に本発明を使用して、金属を例えば脱流、脱ケイ或は
脱リンする為に使用する物質を導入することが出来る。 図面の簡単な説明 第１図は本発明に従う物質注入装置を第２図の線Ｉ−
Ｉで切断した断面図である。 第２図は第１図の物質注入装置の部分側面図である。 第３図は第２図を線III−IIIで切断した部分断面図で
ある。 第４図は第２図を矢印IVの方向から見た部分正面図で
ある。 第５図は第１図の物質注入装置に取り付けた物質送達
管に装着したランスヘッドの断面図である。 第６図は第５図に示すランスヘッドの正面図である。 第７図はランスヘッドの側面図であり、第６図に例示
したランスヘッドを右側端部から見た状態である。 第８図は本発明に従う物質注入装置の別態様の部分断
面図である。 第９図乃至11図は第８図に例示する物質注入装置に取
り付けた物質送達管に装着したランスヘッドの断面図で
あり、運転期間中の安全のためのランスアセンブリ前進
ストッパ及び及びそれらの作動状況を示している。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．液体容器の壁に取付けられ、該液体容器中の液体に
   物質を注入する物質注入装置であって、 物質注入通路（11）を貫通形成した耐火ブロック（21）
   と、 前記物質注入通路（11）の内部に位置付けられ、ランス
   アセンブリの一部を構成する物質送達管（24）と、 前記物質注入通路（11）の端部に一時的に位置付けられ
   る通路閉鎖要素（22）にして、物質注入開始前に液体が
   物質注入通路（11）に入り込むのを防止し且つ物質注入
   に際して前記物質送達管（24）を押し付けることにより
   除去或は破壊される通路閉鎖要素（22）と、 ランスアセンブリと、物質注入装置の固定部材との間部
   分で作用するランスアセンブリ位置決め用手段にして、
   ばね負荷プランジャー（60）と、アバットメント（64）
   とから構成され、該アバットメント（64）が、前記ばね
   負荷プランジャー（60）と係合する前方傾斜ランプ（6
   6）と、前記ばね負荷プランジャー（60）と係合する後
   方傾斜ランプ（65）とを有し、前記ばね負荷プランジャ
   ー（60）と、該ばね負荷プランジャー（60）と係合する
   前方傾斜ランプ（66）とが、ランスアセンブリを所定の
   準備位置に位置付けるためのランスアセンブリ前進スト
   ッパを形成してなるランスアセンブリ位置決め用手段
   と、 を含んでなる物質注入装置。 ２．液体容器の壁に取付けられ、該液体容器中の液体に
   物質を注入する物質注入装置であって、 物質注入通路（11）を貫通形成した耐火ブロック（21）
   と、 前記物質注入通路（11）の内部に位置付けられ、ランス
   アセンブリの一部を構成する物質送達管（24）と、 前記物質注入通路（11）の端部に一時的に位置付けられ
   る通路閉鎖要素（22）にして、物質注入開始前に液体が
   物質注入通路（11）に入り込むのを防止し且つ物質注入
   に際して前記物質送達管（24）を押し付けることにより
   除去或は破壊される通路閉鎖要素（22）と、 前記ランスアセンブリと、物質注入装置の固定部材との
   間部分で作用する戻り止め構成体を有するランスアセン
   ブリ位置決め用手段にして、ばね負荷プランジャー（6
   0）と、アバットメント（64）とから構成され、該アバ
   ットメント（64）が、前記ばね負荷プランジャー（60）
   と係合する前方傾斜ランプ（66）と、前記ばね負荷プラ
   ンジャー（60）と係合する後方傾斜ランプ（65）とを有
   し、前記ばね負荷プランジャー（60）と、該ばね負荷プ
   ランジャー（60）と係合する前方傾斜ランプ（66）と
   が、物質注入に先立ってランスアセンブリを所定の準備
   位置に位置付けるためのランスアセンブリ前進ストッパ
   を形成し、前記ばね負荷プランジャー（60）と、該ばね
   負荷プランジャー（60）と係合する後方傾斜ランプ（6
   5）とが、ランスアセンブリが該ランスアセンブリに於
   ける前進された物質注入位置から不注意に抜けないよう
   にするためのランスアセンブリ後退ストッパを構成して
   なるランスアセンブリ位置決め用手段と により構成される物質注入装置。 ３．ばね負荷プランジャー（60）は物質注入装置の固定
   部材に取り付けられ、アバットメント（64）はランスア
   センブリに取り付けられる請求の範囲第１項或は２項に
   記載の物質注入装置。 ４．物質注入装置の固定部材が位置決め用ブロック（3
   2）であり、位置決め用ブロック（32）が孔（34）を有
   し、孔（34）が、ランスアセンブリの入口ヘッド（25）
   が、前記ランスアセンブリの準備位置と、前進された物
   質注入位置との間で摺動する空間を提供し、ばね負荷プ
   ランジャー（60）が、前記位置決め用ブロック（32）の
   孔（34）に隣合う位置に格納され、位置決め用ブロック
   の孔（34）に隣合う位置に格納した該ばね負荷プランジ
   ャー（60）が、前記入口ヘッド（25）に取り付けられた
   アバットメント（64）と協働する請求の範囲第１項から
   ３項の何れかに記載の物質注入装置。 ５．液体容器の壁に取付けられ、該液体容器中の液体に
   物質を注入する物質注入装置であって、 物質注入通路（11）を貫通形成した耐火ブロック（21）
   と、 前記物質注入通路（11）の内部に位置付けられ、ランス
   アセンブリの一部を構成する物質送達管（24）と、 前記物質注入通路（11）の端部に一時的に位置付けられ
   る通路閉鎖要素（22）にして、物質注入開始前に液体が
   物質注入通路（11）に入り込むのを防止し且つ物質注入
   に際して前記物質送達管（24）を押し付けることにより
   除去或は破壊される通路閉鎖要素（22）と、 ランスアセンブリと、物質注入装置の固定部材との間部
   分で作用するランスアセンブリ位置決め用手段にして、
   物質注入装置の固定部材とランスアセンブリとに夫々設
   けた協働するアバットメントを含み、該アバットメント
   が、ランスアセンブリに固定した剪断ピン（142）であ
   り、該剪断ピンを剪断することにより物質注入位置への
   ランスアセンブリの前進が許容され、前記剪断ピン（14
   2）を剪断する為に必要な力が、ランスアセンブリに手
   動的に加え得る力よりも大きいランスアセンブリ位置決
   め用手段と、 から成る物質注入装置。 ６．液体容器の壁に取付けられ、該液体容器中の液体に
   物質を注入する物質注入装置であって、 物質注入通路（11）を貫通形成した耐火ブロック（21）
   と、 前記物質注入通路（11）の内部に位置付けられ、ランス
   アセンブリの一部を構成する物質送達管（24）と、 前記物質注入通路（11）の端部に一時的に位置付けられ
   る通路閉鎖要素（22）にして、物質注入開始前に液体が
   物質注入通路（11）に入り込むのを防止し且つ物質注入
   に際して前記物質送達管（24）を押し付けることにより
   除去或は破壊される通路閉鎖要素（22）と、 物質注入完了後にランスアセンブリが抜け或は飛出すの
   を防ぐランスアセンブリ後退ストッパとにより構成さ
   れ、 前記ランスアセンブリが、物質送達通路（151）を有す
   る入口ヘッド（25）を有し、該物質送達通路（151）は
   可動の第２のヘッド部分（155）によって閉鎖され、該
   可動の第２のヘッド部分（155）は物質送達通路（151）
   を閉鎖した後に入口ヘッド（25）から突出するようにな
   っており、 前記ランスアセンブリ後退ストッパが、入口ヘッド（2
   5）から突出する前記第２のヘッド部分（155）と、該第
   ２のヘッド部分（155）と協働する、物質注入装置の固
   定部材のアバットメント表面（148）とから構成される
   物質注入装置。