JP3101569B2 - 湿潤材料吹き付け装置及び方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炉その他の構造物
の壁面を施工するための装置に関し、特に施工材料とし
て湿潤状態の不定形耐火物材料を空気搬送することによ
って吹き付け施工する装置及び方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、炉その他の構造物の壁面
に不定形耐火物を施工する場合には、所定の不定形耐火
物材料に水を混和させて含水状態とし、この含水状態の
耐火物をガン装置を使用して吹き付けるガン吹き付け方
法が広く採用されている。このガン吹き付け方法は、以
下の３つに大別することが出来る。なお、本件明細書に
おいて、粉末状態の不定形耐火物材料に水分が含まれて
いないか又はその含水量が非常に少ない状態を乾燥状態
と言い、該乾燥状態の耐火物材料へ水分が含まれている
状態を含水状態と言い、この含水状態のうちで、含水量
の最も少ない状態をウエット状態、最も多い状態をスラ
リー状態、ウエット状態とスラリー状態との間の含水状
態を湿潤状態というものとする。

【０００３】（１）乾式法：この方法は、乾燥状態の所
定の不定形耐火物材料を、加圧空気により吹き付け場所
付近までパイプ内を圧送し、該パイプ先端部の吹き付け
ノズル付近において当該乾燥状態の材料へ水を添加し、
当該材料と水とを混和した後、該ノズルにより含水状態
の耐火物を吹き付ける方法である。この方法は、短時間
で簡便に吹き付け作業が達成出来るという利点がある
が、一方において、吹き付け直前に乾燥状態の耐火物質
材料に水を添加混練して吹き付けるため、耐火材料と水
とを十分に混練することが出来ず、その結果、施工され
た耐火材料の品質が均一になりにくいという課題があ
る。更に、混練が十分でない場合に、しばしば乾燥状態
の又はウエット状態の耐火材料が直接ノズルから噴出す
ることがあり、その結果作業域全体に粉塵を発生すると
いう欠点がある。

【０００４】（２）湿式法：この方法は、乾式法と異な
り、所定の不定形耐火物材料に予め水を添加し、混練し
た後、この混練された含水状態の材料を吹き付け位置付
近までパイプを介して圧送し、該パイプ先端部に取り付
けたノズルより吹き付ける方法である。この方法は、乾
式法と異なり、乾燥状態又はウエット状態の不定形耐火
物材料を吹き付けることがないので耐火材料による粉塵
を発生することが無く、好ましい作業環境下での作業が
出来、また耐火材料と水とに混練が不十分で品質にばら
つきを生じるというような欠点はない。しかしながら、
湿式法では、予め粉末状態の不定形ライニング材料を水
と混練した後、吹き付けノズルへ圧送するため、圧送に
際し、水を含んだ材料を搬送する必要があるが、該材料
の圧送パイプに対する粘性抵抗が高くなり、搬送が困難
となり、また装置を大型化する必要がある等の欠点があ
る。

【０００５】（３）二液法：この方法は、上記乾式法と
湿式法との中間的な方法である。即ち、所定の粉末状態
の不定形耐火物材料に予め少量の水を混練させて、ウエ
ット状態にした後、これをパイプを介して所定位置まで
圧送し、該パイプ先端の吹き付けノズル付近で更に、水
又は急結剤を添加した後に吹き付けるという方法であ
る。この方法は、発塵が少なく、施工体が緻密になると
いう利点がある。しかしながら、ノズル付近で水又は急
結剤を含水状態の不定形材料に添加するこの二液法は、
通常、混合が不十分であり、当該材料と急結剤とが分離
した状態で噴出されてしまうという欠点がある。更に
は、ある場合には吹き付けノズルの内壁にバインダー等
が付着しノズルの詰まり又は吐出量を減少するというよ
うなノズルコートの問題を発生するという欠点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、乾式法のよ
うに粉塵等の発生を伴わず、また二液法のようにノズル
の詰まりや吐出量の減少による作業効率の低下を発生し
ない、優れた作業環境下でかつ安定した作業性を発揮出
来る吹き付け装置及び方法を提供するものである。上述
のように、これまでの湿式法では、水を含んだ施工材料
を搬送する必要があるが、該含水状態の施工材料は圧送
パイプに対する粘性抵抗が高く、その搬送が大変困難と
なる欠点がある。そこで、これまでの湿式法では、粘性
抵抗の上昇を抑えて含水状態の施工材料を適切に搬送す
るために、該含水状態の施工材料に更に多量の水を添加
しスラリー状態とし、この状態にて、材料の搬送作業を
行なっていた。

【０００７】しかしながら、このようにスラリー状態で
は水分含有量が多すぎ、施工に際して、流下等による施
工材料の損失量が多くなり、その上、施工を施した施工
体部分が乾燥しにくくなり、更に過剰な水分のため高密
度でかつ高強度な施工体を得ることが困難であるという
課題が発生した。加えて、水分含有量が高いと、施工材
料に対する吐出力が相対的に弱くなり、また吹き付け距
離を十分に取ることが出来ず、更に、十分な接着力を得
ることが困難になるという課題が発生した。特に、施工
体が熱間状態の場合には、施工材料がその熱間施工体に
付着すると同時に施工材料内の水分が急速に蒸発を開始
する。このため、当該水分の蒸気圧により、硬化した施
工材料の接着が著しく阻害され、このため一般に湿式法
は、約４００°Ｃ以上の熱間での吹き付けは出来ないと
されている。

【０００８】また、湿式法は、スラリー状態の施工材料
を搬送するため、吹き付け作業後のホースを完全に洗浄
する作業が不可欠であるという課題がある。この洗浄作
業は省力化への妨げとなっているほか、洗浄水と環境汚
染との問題とが絡みあい、今日、重大な関心事となって
いる。

【０００９】本発明はかかる諸課題を解消するものであ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本件発明では、これまでのような、搬送パイプの内
面に対して高い粘性抵抗を示す含水状態の施工材料に多
量の水を添加混練してスラリー状態とする手段を使用す
ることなく、混練機即ちミキシングチャンバーへ対する
粉末状材料の投入量を決定し、かつポンプモーターの回
転数を制御して該粉末材料と水との混練量及び吐出量を
制御しながら含水状態の施工材料を調整する。更に、該
ポンプモーターによって該含水状態の施工材料をポンプ
圧送した後に該材料中へ加圧空気を注入し、該含水状態
の材料中に加圧空気を介在させ、加圧空気圧送と機械的
圧送との複合圧送により、粘性の高い不定形耐火物をノ
ズルから構造体へ容易に吹き付ける。こうして上述の課
題を完全に解消している。また混練機への添水量は調整
バルブを機械本体より取り外すか並列に追加接続するこ
とにより遠隔操作出来るものとする。本発明は、概念的
には、上記の湿式法に近似するが、耐火材料がスラリー
状態になるまで含水しない点において、これまでの湿式
法とは異なる施工装置及び方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を具体化
した吹き付け装置１０を示す図面を参照しながら詳細に
述べる。図１において本発明の吹き付け装置１０は、系
外から供給される不定形耐火物材料（図示なし）を受け
入れこれを後続部分へ送り込む材料送り込み部１２と、
前記材料を所定量の水と混合する材料混合部１４と、水
と混合した材料を吹き付け手段まで送る混合材料送り部
１６と、該混合材料送り部１６から送られた当該材料を
中空構造体の所定の内面へ吹き付けるノズル部１８と、
により構成されている。

【００１２】材料送り込み部１２は、所定の不定形粉末
耐火物材料を当該吹き付け装置１０内に受け入れこれを
切り出して所定量だけ材料混合部１４へ送り込む作用を
するもので、該不定形耐火物材料を受け入れるホッパ−
２０と、該ホッパー２０により受け入れられた材料を収
容する横方向に延びている材料コンテナー２２と、該コ
ンテナー２２内に配置されており該コンテナー２２内へ
収容された材料を切り出し均質化しこれを材料混合部１
４へ送り出すため横軸回りに回転する材料切り出しスク
リュー２４と、コンテナー２２の先端部にある該スクリ
ュー２４により切り出される材料の量即ち後述のミキシ
ングチャンバー３０へ対する粉末状材料の投入量を調整
するため、材料切り出し量を調整する切り出し量調整用
シャッター２６と、前記スクリュー２４を駆動するため
のそれ自体公知の材料切り出しモーター２８と、により
構成されている。

【００１３】材料混合部１４は、前記材料送り込み部１
２から送り込まれた乾燥状態の不定形粉末耐火物材料を
更に均質化すると共に該材料に所定量の水を混合して湿
潤状態の耐火物を形成するもので、前記材料送り込み部
１２から送り込まれた乾燥状態の不定形耐火物材料を受
け入れるため縦方向に延びているミキシングチャンバー
３０と、水道水等の水源から供給される水を該チャンバ
ー３０内へ調整自在に供給するための給水装置３２と、
該ミキシングチャンバー３０内にあり前記切り出し量調
整用シャッター２６を介して送り込まれた粉末材料と給
水装置３２から供給された水とを混合する作用を有して
いる縦軸回りに回転する好ましくは混練羽根一体型のス
クリュー３４と、該スクリュー３４を駆動するためのポ
ンプモーター３６と、好ましくは該モーター３６の回転
数を制御するための回転数制御用インバーター３８と、
により構成されている。

【００１４】給水装置３２は、一端部が水道水等の水源
に連結され他端部４１がチャンバー３０へ連結されてい
る水供給用管４０と、該管４０の途中に設けてある添水
量調整バルブ４２と、該管４０の他端部側に近接した位
置に設けてある同様に添水量を調整するバルブ４４と、
を備えている。ここで、バルブ４２は好ましくはノズル
部１８の付近に配置されており、該ノズル部１８を操作
する操作員が自由にバルブ４２を調整することが出来る
ようになっている。またバルブ４４は遠隔操作等を容易
に行うため電磁弁とすることが好ましい。また、該ミキ
シングチャンバー３０は、前記切り出し量調整用シャッ
ター２６を介して送り込まれた材料を更に均質化するよ
うに撹拌する上方の撹拌部分と、該撹拌部分の下方にあ
り均質化した材料を水と混練して湿潤状態の耐火物を形
成する下方の混練部分と、を形成している。また前記ス
クリュー３４は、インバーター３８の助けによってモー
ター３６の回転数を調節することにより、ミキシングチ
ャンバー３０内での材料と水との混練状態及びそこから
吐出される湿潤状態の耐火物の吐出量を制御することが
出来るようになっている。なお、前記給水装置３２を構
成している管４０の他端部４１は、図示のように、前記
ミキシングチャンバー３０の下方の混練部分へ給水する
ように連結されていることが好ましい。

【００１５】混合材料送り部１６は、粉末材料を所定量
の水と混合し湿潤状態とした後、この湿潤状態の材料を
吹き付けノズル部１８まで送る機能を有するもので、前
記ミキシングチャンバー３０の混練部分の下方部分にあ
って、スクリュー３４と同様に前記モータ−３６によっ
て回転され、前記湿潤状態の材料を下方に向かって加圧
送給する圧送ポンプ４６と、該ポンプ４６によって送り
込まれた加圧状態の湿潤材料を受け入れこれを送り出す
ための材料圧送口部４８と、この加圧材料を該材料圧送
口部４８の前端部からノズル部１８へ搬送する好ましく
は可撓性の圧送ホース５０と、該材料圧送口部４８の後
端部にあり、該材料圧送口部４８内へ系外の高圧空気源
から供給される高圧空気を調整自在に供給している圧送
用加圧空気バルブ５２と、により構成されている。この
バルブ５２は材料圧送口部４８の前端部から圧送ホース
５０内をノズル部１８まで搬送される加圧材料５４へ対
して加圧空気を注入し、該加圧材料５４中へ加圧空気５
６を介在させるための加圧空気量を調整している。

【００１６】ノズル部１８は、材料送り部から送られた
湿潤状態の材料を施工面へ吹き付ける作用をするもの
で、前記圧送ホース５０の端部を受け入れている吹き付
けノズル６０と、該ノズル６０へ対して系外から供給さ
れる湿潤材料吹き付け用加圧空気を調節自在に送り込む
加圧空気バルブ６２と、により構成されている。このノ
ズル６０には、ノズル操作者が自由に湿潤材料への混入
水量を調節出来るように、必要に応じて、給水装置３２
のバルブ４２を搭載することが出来る。

【００１７】またこの装置１０は、装置全体の作動を適
切に制御するための制御盤７０を有している。この制御
盤７０は各種のモーター及びバルブを所定の手順により
操作することが出来る。更に、図示していないが、この
装置１０は、排水処理サイクロンを備えることが出来
る。このサイクロンは湿潤状態の不定形耐火物材料を吹
き付ける作業の初期、及び終了時の排水を受けとり、装
置清掃時における環境汚染の問題を解消している。

【００１８】なお図示した例においては、材料コンテナ
−２２内からの該材料の切り出し量を調整する部材とし
て、該コンテナー２２の出口面積を遮断するためのシャ
ッター２６が使用されているが、該シャッター２６の代
わりに、該コンテナー内で回転するスクリュー２４の回
転速度を制御することにより同様の効果を得ることも可
能である。更に又、混練圧送モーター３６の回転数を制
御する手段として、図示のような電気的な変速を行うイ
ンバーター３８ではなく、機械的な変速を行うような機
械的変速機を使用することも出来る。

【００１９】本発明は上記のような構成を有しており、
以下のように作動するものである。初めに制御盤７０上
の吹き付け開始ボタンをオン（ＯＮ）にする。これによ
り、まず、圧送用加圧空気バルブ５２が開となり、次い
で給水装置３２の混練用給水バルブ４２、４４が開とな
り、続いて、混練圧送用モーター３６が回転を開始す
る。その後に、材料切り出しスクリュー２４が回転を開
始する。このため、ホッパー開口２０を介して材料コン
テナー２２内に供給された不定形耐火物材料は該スクリ
ュー２４により、シャッター２６又は前記スクリュー２
４の回転数の制御により、所定の量だけ材料混合部１４
のミキシングチャンバー３０内へ送り込まれる。該ミキ
シングチャンバー３０内へ送り込まれた乾燥状態の材料
は、スクリュー３４によって、該ミキシングチャンバー
３０内へパイプ４０を介して送給された所定量の水と混
合され湿潤状態となる。

【００２０】次いでこの湿潤状態の材料は圧送ポンプ４
６によって材料圧送口部４８へ押し込まれる。材料圧送
口部４８へ機械的に押し込まれた高圧材料は更にバルブ
５２を介して送給されてくる高圧空気により流動的に加
圧される。この高圧空気の一部は該湿潤状態の材料５４
中へ入り込み該材料５４中に介在空気５６として存在す
る。このように本発明における湿潤状態の材料５４中に
は、多数の介在空気５６が存在している。このため、該
材料５４の比重は従来の湿式法の場合の材料に比べて小
さい。従って、本発明の材料５４においては、公知の湿
式法における場合の材料のように含水材料へ余分な水を
加えて該材料をスラリー状態にすることにより搬送状態
を改善するという必要はない。このため本発明の材料５
４は、圧送ポンプ４６による機械的押圧力と、バルブ５
２を介して供給される高圧空気による空気的押圧力と、
の複合した圧送状態のもとで圧送ホース５０内をノズル
６０まで容易に搬送される。ノズル６０へ到達した湿潤
状態の材料は更に必要に応じてバルブ６２からの高圧力
空気により、一層その移動速度を加速され、ノズル６０
から所定量の湿潤状態の施工材料が、所望の距離まで大
きい速度で、噴射され得るようにしている。

【００２１】操作員は、ノズル６０を操作することによ
り、炉その他の所望の構造物の施工壁面への吹き付けを
迅速に行うことが出来る。もし吹き付け中の施工材料へ
対する水分調整を行いたい場合には該ノズル６０の近く
に配置されている給水装置３２のバルブ４２を調節する
ことにより、簡単にその目的を達成することが出来るの
である。

【００２２】上述の各バルブ等の作動は自動制御された
プログラムにより又は手動作動により、容易に行うこと
が出来る。吹き付け作業が終了した場合には、制御盤７
０の停止ボタンをオフ（ＯＦＦ）にすることにより、始
動時と逆の手順により装置を停止することが出来る。

【００２３】このように、本発明においては、乾燥状態
の耐火材料を混練機へ投入する場合の材料投入量を調整
し、又、ポンプモーターの回転数を制御することによ
り、材料の混練量、混練状態及び吐出量を適宜調整する
ことが出来るようにしてある。また、湿潤状態まで含水
した材料を機械的にポンプ圧送した後に更に該湿潤材料
に加圧空気を圧入することにより、該材料内へ加圧空気
を介在させている。これにより材料は軽量化され、加圧
空気圧送と同時に機械的圧送とによる複合圧送により、
材料の迅速かつ完全な吹き出しを可能としているのであ
る。更に、混練機への添水量は流量調整用バルブを遠隔
操作又は手動操作することにより、迅速に調節すること
が可能であり、常に最適状態の吹き付けが可能となって
いる。

【００２４】本発明は、特に炉構造物の壁面の施工に特
に便利に使用されるが、これ以外の構造体の壁面を施工
処理するための装置及び方法として極めて優れた作業環
境下でかつ安定した作業効率下のもとで有用に使用され
るものである。

【００２５】また上記実施例においては、材料送り込み
部１２が横向きに、また材料混合部１４が縦向きに配列
されているが、これは単なる図示のための例示であり、
必要なら、材料送り込み部１２を縦向きに、また材料混
合部１４を横向きに配列すること、又は材料送り込み部
１２と材料混合部１４とを共に横向きに、またこれらを
共に縦向きに配列することも可能である。

【００２６】更に、図示の例においては、スクリュー２
４とスクリュー３４とがそれぞれ異なるモータ−２８及
びモーター３６により、駆動されているが、必要ならモ
ーターは１個とすることも可能である。

【００２７】

【発明の効果】これまでの湿式法では含水状態の耐火物
を搬送することが困難であることに鑑み、多量の水を該
耐火物内に添加し混練することによりスラリー状態とし
圧送作業を行っていた。これに対して本発明において
は、そのような多量の水を添加し混練する代わりに、施
工材料切り出し量の調整をシャッターの開閉度又はポン
プ回転数を制御すると共に、湿潤状態の施工材料へ加圧
空気を注入している。これによって、施工条件に最も適
した状態にその混練量、吐出量を調整することが出来る
と共に、当該材料中に空気を介在させた状態のために、
流動性の悪い含水状態の耐火物材料の空気含有量を増大
し、該耐火物の密度を軽くし、容易に搬送することが出
来る。また、湿潤状態まで含水した後に加圧空気を利用
して吹き付けノズルからの噴出力を高め、かつ施工面へ
の十分な接着力と遠い距離までの施工を可能とした。更
にスラリー状態の場合のように余分な水分が存在しない
ので極低粉塵下での熱間吹き付け施工も可能となった。
更に、吹き付け終了後のホース洗浄もほとんど不要とす
ることが出来るほどに完全にホース内の耐火材料を噴出
させてしまうのである。また、添水量の調整を吹き付け
ノズル操作者自身が手元で行うことが出来、時間差を発
生することなく、迅速な添水量調整が可能となったので
ある。

【００２８】これによりこれまでの湿式法の課題であっ
た、施工時の流下等による施工材料の損失や、施工体部
分の乾燥遅延、更に過剰な水分のための高密度でかつ高
強度な施工体を得ることが困難であるという課題が完全
に解消した。更にまた水分含有量が高いための、施工材
料に対する吐出力の弱化、また吹き付け距離を十分に取
ることが出来ず、更に、十分な接着力を得ることが困難
になるという課題も解消した。また、約４００°Ｃ以上
の熱間での吹き付けは出来ないとされていた課題も完全
に解消した。更にまた、吹き付け作業後のホースの洗浄
に関する課題も完全に解消した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例を示す吹き付け装
置の全体図である。

【符号の説明】

１０：吹き付け装置 １２：材料送り
込み部 １４：材料混合部 １６：混合材料
送り部 １８：ノズル部 ２０：ホッパー
開口 ２２：材料コンテナー ２４：スクリュ
ー ２６：シャッター ２８：モーター ３０：ミキシングチャンバー ３２：給水装置 ３４：スクリュー ３６：モーター ３８：インバーター ４０：管 ４１：他端部 ４２，４４：バ
ルブ ４６：圧送ポンプ ４８：材料圧送
口部 ５０：圧送ホース ５２：バルブ ５４：材料 ５６：介在空気 ６０：ノズル ６２：バルブ ７０：制御盤

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乾燥した不定形耐火物材料を受け入れこ
   れを後続部分へ送り込む材料送り込み部１２と、前記材
   料を所定量の水と混合して湿潤状態とする材料混合部１
   ４と、該湿潤状態の材料を吹き付け手段１８まで送る混
   合材料送り部１６と、該混合材料送り部１６から送られ
   た当該湿潤材料を構造体の所定の面へ吹き付ける吹き付
   け手段であるノズル部１８と、により構成されており、 材料送り込み部１２が、ホッパ−２０と、材料コンテナ
   ー２２と、該コンテナー２２内に配置されている材料切
   り出しスクリュー２４と、により構成され、 材料混合部１４が、ミキシングチャンバー３０と、該チ
   ャンバー３０内へ水を供給する給水装置３２と、スクリ
   ュー３４と、により構成され、 混合材料送り部１６が、圧送ポンプ４６と、材料圧送口
   部４８と、圧送ホース５０と、により構成され、かつ、 ノズル部１８が、吹き付けノズル６０を有している、 構造物の壁面に施工するための、特に、熱間での耐火材
   料吹き付け作業に有用な耐火材料吹き付け装置１０であ
   って、前記材料圧送口部４８内に圧送ホース５０内へ高圧空気
   を供給する圧送用加圧空気バルブ５２が設けてあり、該
   バルブ５２から供給される加圧空気が、湿潤状態の耐火
   材料５４内へ介在空気５６を提供すると共に該材料５４
   を、ポンプ４６による機械的押圧力と共働して圧送ホー
   ス５０を介して順次連続的に吹き付けノズル６０まで供
   給することを特徴とする湿潤材料吹き付け装置。
2. 【請求項２】 材料送り込み部１２が、材料混合部１４
   との間にシャッター２６を設けていることを特徴とする
   請求項１に記載の湿潤材料吹き付け装置。
3. 【請求項３】 給水装置３２が、一端部が水道水等の水
   源に連結され他端部４１がチャンバー３０へ連結されて
   いる水供給用管４０と、該管４０の途中に設けてある添
   水量調整バルブ４２と、該管４０の他端部側に近接した
   位置に設けてある同様に添水量を調整するバルブ４４
   と、を備えており、バルブ４２がノズル部１８の付近に
   配置されており、バルブ４４が電磁弁であることを特徴
   とする請求項１又は２に記載の湿潤材料吹き付け装置。
4. 【請求項４】 ノズル６０からの排水を処理するための
   排水処理サイクロンを更に有していることを特徴とする
   請求項１〜３のいずれか１に記載の湿潤材料吹き付け装
   置。
5. 【請求項５】 湿潤状態の不定形耐火物材料を構造物の
   壁面に施工するための、特に、熱間での耐火材料吹き付
   け作業に有用な耐火材料吹き付け方法であって、 乾燥状態の不定形耐火物材料を所定量だけ切り出し供給
   すること、 該切り出し供給された材料に所定量の水を添加して湿潤
   状態の耐火物材料を形成すること、 該湿潤状態の耐火物材料へ第１の加圧空気を供給し当該
   湿潤状態の耐火物材料中へ介在空気を保持させること、 該介在空気を保持した湿潤状態の耐火物材料をノズルま
   で送給すること、 更に第２の加圧空気を使って当該湿潤状態の耐火物材料
   をノズルから供給すること、 の諸工程から成り、前記第１の加圧空気が耐火物材料への介在空気の提供と
   同時に当該耐火物材料をノズル迄順次連続的に供給する
   作用をしていることを特徴とする、 湿潤状態の不定形耐
   火物材料を構造物の壁面に施工するための湿潤耐火材料
   吹き付け方法。