JP4856643B2 - コークス炉の回転クサビ式扉ラッチ - Google Patents

Description

本開示は、炉用の改良された扉ラッチ機構に関し、特にコークス化運転中に炉扉を封鎖するための回転クサビ式ラッチに関する。

水平型のコークス炉用のコークス炉扉は、コークス化サイクル中の空気漏洩の一つの原因であった。水平型コークス炉の各は扉を２個持っている。一つの扉は炉の石炭投入側に置かれ、第２の扉は炉のコークス排出側に置かれる。各扉は、耐火材と金属との組み合わせから作られ、そして非常に大きくかつ重い。扉は、コークス炉内部の温度を約１０００から約１５００℃に維持しかつ炉の内部を負圧に維持するために、炉を閉鎖することが要求される。負圧は、煙道ガスを動かし燃焼生成物を炉内のコークス床から離すために要求される。

炉を負圧の状態で運転するので、投入扉及びコークス排出扉の両者が、できるだけ確り閉じられた状態にあること、及びコークス化サイクルを通して確りした閉鎖状態にあることが重要である。確り閉じられた扉とは、扉が、炉扉のだき柱、まぐさ、及び下枠に対して確り押し付けられ保持されることを意味する。緩んだ扉は、製品の品質を落とし、或いは生産量を低下させることのある過剰な空気の侵入を許す。炉に入る余分な空気は非常に高温（１０００＋℃）のコークスと接触することがある。空気は、接触するとコークス生産品を燃焼させ、これによりその価値を落としかつ生産量の損失を導く。

扉とコークス炉との閉鎖関係を維持するために使用される通常の扉ラッチは、手動操作式のカムラッチより構成される。カムラッチは、炉扉の各側に配置された梁材の前面フランジの背面と組み合う。扉当たり４個のカムラッチがあることが普通である。
米国特許第５，４４７，６０６号 明細書

扉を閉鎖するには、作業者は、カムラッチを回しそしてきつく閉めるために使用されるレンチに力を加えることが要求される。かかる力は裏張りの歪及びその他の損傷を導くことがある。従って、作業者は、各カムラッチに約６００ｋｇの力しか加えることができない。この力の大きさは、扉枠又はだき柱の撓み、曲げ、及び固形物集積のような僅かな不規則性を克服するに十分ではないことがある。このため、扉は、炉内への過剰な空気の侵入を減らし又は防止するに必要なほど確りと閉じられないことがある。

４８時間のコークス化サイクル中には、炉と扉との相対的な小さい動きがある。かかる動きはカムラッチを僅かに回転させ緩ませる傾向を持つ。典型的にカムラッチの約２５から５０％はコークス化サイクル中に緩くなる。従って、効率的な炉の運転のためにカムラッチを監視し調整するためにかなりの労働力が必要である。

このため、動き又は緩む傾向が小さくかつ炉扉の閉鎖運転中に手動ではなく自動的に位置決めし得る扉ラッチシステムに対する要求がある。

上述及びその他の要求及び目的に関連して、一実施例において、炉扉開口部内に位置決めし得るコークス炉扉用の炉扉ラッチシステム及びコークス炉を封鎖する方法が提供される。扉ラッチシステムは、炉扉に回転可能に取り付けることのできる回転部材を備える。回転部材は、炉扉が炉の開口部内に配置されたとき炉扉開口部に隣接したバックステイ部材上のストライカー板と可変に組み合うためにクサビ状の弓形組み合いエッジを持つ。回転部材にはタブ部材も備えられる。炉扉の開閉に関して回転部材を回転させるためにタブ部材と組み合う遠隔操作式の調整アクチュエーターが設けられる。回転クサビ式ラッチシステムにより、強化された炉扉の封鎖が提供される。

別の実施例においては、扉開口部を閉鎖するためにコークス炉扉が扉開口部内に配置されたとき、コークス炉の扉開口部を通る空気の漏洩を減らすための方法が提供される。この方法は、コークス炉扉用の炉扉ラッチシステムの提供を含む。扉ラッチシステムは、炉扉に回転可能に取り付けられた回転部材を備える。回転部材は、炉扉が炉の開口部内に配置されたとき、炉扉開口部に隣接したバックステイ部材上のストライカー板と可変に組み合うためのクサビ状の弓形組み合いエッジを持つ。回転部材は、回転部材をストライカー板に隣接した組み合い位置からストライカー板から離れた非組み合い位置に動かすために、その上のタブ部材も備える。回転部材を組み合い位置から非組み合い位置に動かすために、遠隔操作の調整アクチュエーターが提供される。扉の閉鎖運転中に、コークス炉扉が扉開口部内に配置される。調整アクチュエーターは回転部材と組み合わせられる。隣接したアクチュエーターが操作されると、アクチュエーターは回転部材を回転させ、このため、回転部材の徐々に高くなるクサビ部分が炉扉に隣接したバックステイのストライカー板と組み合う。

なお別の実施例においては、炉扉を封鎖するための炉扉ラッチ機構が提供される。この機構は、炉のバックステイのストライカー板と可変に組み合うために炉扉に取り付けられた回転クサビを備える。更に、回転クサビ手段をストライカー板に隣接した組み合い位置からストライカー板から離れた非組み合い位置に回転させるために炉扉から離れたアクチュエーター手段も備える。

ここに説明された機構及び方法の重要な利点は、クサビ部材が炉のバックステイのストライカー板と組み合わせられると、回転クサビ部材が実質的に自動調整することである。ラッチシステムの自動調整の特徴は、ラッチが炉の加熱サイクル中に緩まずこれにより炉内への空気の漏洩を減らすことを意味する。事実、ラッチの動きは、あるにしても扉の封鎖を増強する方向に向かう。

システムの別の流転は、炉扉を封鎖するために、人力ではなく比較的単純な調整機構を使用して位置決めできることである。そこで、システムは、後方歪による損傷を減らし、かつ炉の運転に要する労働力を減らすことができる。更に、炉扉の各回転クサビ部材は、炉扉が少し傾けられたとしても炉扉を封鎖する独立の扉閉鎖力を提供する。

本発明を限定するものではない実施例の一つ又は複数の態様を示している図面に関連して考えられたとき、好ましい実施例の説明を参照し、説明された実施例の更なる利点が明らかになるであろう。この説明においては、同じ符号は数図を通して同じ又は同様な要素を示す。

コークス炉、特に非回収コークス炉は、典型的にコークス工場における一連の炉の形式で設けられる。各炉についてのコークス化サイクルは炉の大きさに依存して約４８時間である。従って、周期的な炉からのコークスの排出、及び炉への石炭の充填がある。石炭を充填しかつ炉からコークスを排出させるための機械装置が考案されている。この装置は充填及び排出の運転中に水平なコークス炉の炉扉を取り外しそして元の位置に置くための機構を備える。かかる装置及びコークス炉の運転の一般的説明は、その開示が参考文献としてここに組み入れられたプルイット（Pruitt)の特許文献１に含まれる。

上に示されたように、炉扉は石炭の充填及びコークスの排出作業中は取り外される。典型的な炉扉は、炉扉を封鎖するために複数のラッチを備える。しかし、通常のラッチは自動調整にすることができず、かつ多くの場合、緩みのため常に調整が必要である。このため、改良された炉扉ラッチシステムが提供される。

図１及び２に示されるように、ここに説明される実施例による炉扉１０は、扉１０の周囲１４に隣接して配置された複数の回転ラッチ１２を備える。図１においては、４個のラッチ１２が図示される。しかし、炉扉は、扉の大きさ、ラッチ１２の寸法、及び特別なコークス炉に対するその他の設計基準に応じてより多数の又はより少数のラッチを備えることができる。図１に示されるように、ラッチ１２は、コークス炉の開口部内に扉１０を着脱するに適した位置に配置される。この開示の目的に対しては、扉１０は石炭充填用扉又はコークス排出用扉とすることができる。

炉扉１０は、鋼製でありかつ扉の炉の側に適用された耐火材１６を持つことが好ましい。炉扉の取り外し及び再配置作業中は、持ち上げ用タブ１８を使用して扉１０を炉の開口部から持ち上げるために、扉１０に近接してユーティリティカーが位置決めされる。ラッチ１２が回転してバックステイのような炉の構造部材と組み合うことを防ぐために、停止用部材２２が炉扉１０に溶接によるなどで固定取り付けされる。このため、各ラッチ１２に対して対応する停止用部材２２がある。

ここに説明された実施例による好ましい回転クサビ式ラッチ１２が図３−５に詳細に示される。ラッチ１２は、図６に示されるような炉のバックステイ２８に固定取り付けされたストライカー板２６と可変に組み合う弓形のクサビ状エッジ２４を備える。ラッチ１２は、ストライカー板２６と最初に組み合いかつラッチ１２のクサビ状エッジ２４への比較的滑らかな移行を提供するために斜めにされ又は面取りをされたエッジ３０を備える。弓形エッジ２４の反対の端部は、炉扉１０の停止用部材２２と接触するための停止用の板３２を備える。ラッチ１２は、炉及び炉扉１０の加熱及び冷却の際の膨張及び収縮により生ずるラッチ１２上の圧力に抵抗するに十分な厚さを有する適宜適切な弾性金属又は合金（限定するものではないが硬化された鋼を含む）より作ることができる。

弓形エッジ２４は、気圧条件の変化及び炉の温度変化による炉扉１０の膨張収縮中のその運動の際にストライカー板２６と徐々に組み合うに十分な長さを持つ。このため、エッジ２４は、弓形の長さ１ｍｍ当たり約０．０４から約０．１０ｍｍの範囲の傾斜を与える約８０゜から約１８０゜の範囲、好ましくは約１２０゜にわたる弓形長さを持つことが好ましい。弓形エッジ２４の全長は、約４０から約１００ｃｍ又はそれ以上の範囲であることが好ましい。

ラッチ１２は、ラッチ１２が図１に示される位置から、エッジ２４がストライカー板２６と組み合う図６に示された位置への回転の際に使用されるタブ部材３４も備えられる。図４−６に示されるように、タブ部材３４は、ラッチ１２のエッジ２４のある側の第１の表面３６から実質的に直角に伸びる。タブ部材３４は、更に、ラッチ１２の旋回軸線３８とエッジ２４との間に配置される。ラッチ１２の旋回軸線３８は、ラッチ１２の第２の表面４２に付属する旋回ピン４０により提供される。旋回ピン４０は、これが内部で回転する円筒状の管４６（図６）内に旋回ピン４０を保持するために使用する円周方向の溝４４を持つ。

図６を参照すれば、扉１０に取り付けられたラッチ１２の１個を有する扉１０の一部分が示される。扉１０は、ボルト又は溶接によるなどでこれに取り付けられた板材４８、及び板材４８に取り付けられた円筒状の管４６を備える。ラッチ１２は、旋回ピン４０を円筒状の管４６内に差し込むことにより扉１０に取り付けられる。次いで、図７に示されるように、保持用のピン５０の少なくも端部部分５４が溝４４内に配置されるように、保持用のピン５０が円筒状の管４６の穴５２内に差し込まれる。保持用のピン５０は、円筒状の管４６にねじ止めすることができ、或いはニップル５６を通して差し込みコッターピン５８のような取り外し可能な固定具によりその中に保持することができる。保持用のピン５０は溝４４の幅Ｗより僅かに小さい外径を有し、このため旋回ピン４０は円筒状の管４６内で自由に回転する。

図８及び９に逐次的に示されるように、ラッチ１２は、扉の閉鎖運転中、ラッチのエッジ２４がバックステイ２８のストライカー板２６と組み合わない第１の位置（図８）から、ラッチ１２のエッジ２８がバックステイ２８のストライカー板と組み合う第２の位置（図９）まで回される。図１０に示されるように、ラッチ１２が矢印６０により表された経路に沿って回されると、面取りされたエッジ３０がストライカー板２６と接触し又は極めて接近し、これによりストライカー板２６をラッチ１２のエッジ２４上に案内する。炉扉の閉鎖運転中に、ストライカー板２６に隣接した停止用の板３２と当たり、或いはバックステイ２８のエッジ６２がストライカー板２６の停止用の板３２に接近することにより、ラッチの回り過ぎが防止される。

ラッチ１２を回転させるためのアクチュエーター機構６４が図１１に示される。アクチュエーター機構６４は炉扉１０から離され、そして炉の充填及び／又は排出運転中に近くの炉扉１０を動かすためのユーティリティカー又はその他の可搬装置上に備えることができる。図１１に示された実施例においては、アクチュエーター機構６４は、レバー部材６８に取り付けられた復動式の作動シリンダー６６を備える。復動シリンダー６６は、レバー部材６８を、図１１の右側に示された第１の位置から図１１の左側に示された第２の位置に動かす油圧式又は空気圧式のシリンダーとすることができる。

レバー部材６８の詳細が図１２に示される。レバー部材６８は、アクチュエーター端部７４及び組み合い端部７６の間に配置された旋回穴７２を有する長いアーム７０を備える。以下より詳細に説明されるように、レバー部材６８は、アクチュエーター機構６４が、扉を開く運転中、ラッチ１２を図９に示された第２の位置から図８に示された第１の位置に回すために使用されるとき、ラッチ１２のタブ部材３４と組み合う第１のフィンガー部材７８を備える。レバー部材６８が旋回穴７２を通る軸線まわりで旋回すると、タブ部材３４は、図１３及び１４に示されるように、第１のフィンガー部材７８と第２のフィンガー部材８２との間の凹んだ区域８０に向かって強制される。

コークス炉の充填運転中、充填用扉の近くに押し込み及び充填用の機械が配置され、更に炉のコークス排出扉の近くにユーティリティカーが配置される。両方の扉が炉から外され、押し込み及び充填用の機械のラムによりコークスが炉から排出される。炉からコークスが排出されると、コークス排出扉が炉のコークス排出側に固定される。次いで、炉の充填側を経て石炭が炉内に装填される。炉に石炭が充填されると、充填用扉が炉に固定される。コークス化サイクルが完了すると、排出及び充填の過程が繰り返される。

ユーティリティカー又はアクチュエーター機構６４を有する押し込み及び充填用の機械が炉扉１０の近くにあるとき、扉を炉扉用のだき柱に置き又は座らせるために、扉持ち上げ機構が扉１０に力を加え、これにより炉の開口部は僅かに変形する。炉の開口部が変形したとき、アクチュエーター機構６４を作動させ、ラッチ１２を図９に示された第２の位置に回転させる。ラッチ１２は、エッジ１２がストライカー板２６と接触するまでは自由に回るのでラッチ１２を回すには僅かの力しか必要でない。炉扉１０の炉に向かう内向きの更なる変形のため、扉１０上の圧力が解除されたとき、ラッチ１２をストライカー板２６とよりきつく組み合うように、重力によるなどで回すことが可能であろう。

同様に、扉１０を炉の開口部から外すときは、押し込み及び充填用の機械又はユーティリティカーにより扉１０に圧力を加え、これによりラッチ１２のエッジ２４上のストライカー板２６の圧力を減らす。前と同じく、扉１０を炉扉だき柱内に押し込むときは、アクチュエーター機構６４を使用してラッチ１２を回すには非常に小さい力しか必要でない。

ラッチ１２を回すためにタブ部材３４と組み合うように使用し得るなお別のアクチュエーター機構９０が図１５及び１６に示される。この実施例においては、アクチュエーター機構９０は、回転軸９２及び軸９２に取り付けられたパドル部材９４を備える。パドル部材９４が回ると、これがラッチのタブ部材３４と組み合い、上述のようにラッチ１２を回転させる。この場合は、軸９２は結合運転中に約３６０゜回転することができる。軸９２は、電動機９６、水力モーター、空気モーター、又はその他の適切な装置によるなどで回され、軸９２を回し、タブ部材３４にラッチ１２を回すに十分な力を加える。

本技術熟練者には以上の説明及び付属図面より、ここに説明された実施例において変更及び変化をなし得ることが考えられかつ明らかであろう。従って、以上の説明及び付属図面は、本発明を限定することのない単なる好ましい実施例を示すこと、及び本発明の精神及び範囲は特許請求の範囲を参照することにより決定されることことが明白に意図される。

開示によるラッチを有する炉扉の縮尺によらない正面図である。 開示によるラッチを有する炉扉の縮尺によらない側面図である。 開示による炉扉用のラッチの縮尺によらない平面図である。 図３のラッチの縮尺によらない断面図である。 開示による炉扉用ラッチの縮尺によらない側面図である。 開示によるラッチの使用の縮尺によらない斜視図である。 開示によるラッチ用の保持装置の縮尺によらない断面図である。 開示によるラッチが第１の位置にある状態の炉扉の一部分の縮尺によらない正面図である。 開示によるラッチが第２の位置にある状態の炉扉の一部分の縮尺によらない正面図である。 第２の位置における開示によるラッチの縮尺によらない平面図である。 開示によるラッチ用のアクチュエーター機構の一部分の縮尺によらない平面図である。 開示によるラッチ用のアクチュエーター機構の縮尺によらない平面図である。 開示によるラッチ及びアクチュエーター機構の作動を示す縮尺によらない拡大図である。 開示によるラッチ用の別のアクチュエーター機構の縮尺によらない正面図及び平面図である。

Claims (22)

1. 炉扉開口部内に位置決めし得るコークス炉扉用の炉扉ラッチシステムであって：
   炉扉に回転可能に取り付けることができかつ炉扉が炉の開口部内に配置されたときに炉扉開口部に隣接したバックステイ部材上のストライカー板と可変に組み合うためのクサビ状の弓形の組み合いエッジを有する回転部材であって、その上にタブ部材を有する前記回転部材；及び
   炉扉の開閉運転に関連して回転部材を回すようにタブ部材と組み合う遠隔運転される調整アクチュエーター
   を備えた前記炉扉ラッチシステム。
2. 炉扉が、所定の位置において回転部材の回転を終了させるための停止用部材を更に備える請求項１の炉扉ラッチシステム。
3. 遠隔運転される調整アクチュエーターが油圧シリンダー及びレバー部材を備え、レバー部材はタブ部材と組み合うための第１の端部及び油圧シリンダーに取り付けられる第２の端部を持っている請求項１の炉扉ラッチシステム。
4. 遠隔運転される調整アクチュエーターが組み合い端部と受け入れ端部とを有するフィンガー部材を備え、フィンガー部材は組み合い端部と反対の端部において油圧シリンダーに取り付けられており、フィンガー部材は油圧シリンダーが作動したとき回転部材を回すために回転部材のタブ部材と組み合う請求項１の炉扉ラッチシステム。
5. フィンガー部材は、回転部材がバックステイのストライカー板と組み合わないときに回転部材のタブ部材を受け入れるための凹んだ区域を備える請求項４の炉扉ラッチシステム。
6. 回転部材の組み合いエッジが、１２０゜の弓形経路にわたり１ｍｍ当たり約０．０４から約０．１０ｍｍの範囲の、その一方の端部からその第２の端部に至る傾斜を有する請求項１の炉扉ラッチシステム。
7. 調整アクチュエーターが、石炭の充填及びコークスの排出運転のために、炉に近接して動き得る押し込み及び充填用の機械又はユーティリティカー上に配置される請求項１の炉扉ラッチシステム。
8. 扉の開口部を閉鎖するためにコークス炉扉が扉開口部内に配置されたとき、コークス炉扉開口部を通る空気の漏洩を減らす方法であって：
   コークス炉扉用の炉扉ラッチシステムであって、炉扉に回転できるように取り付けられそして炉扉が炉の開口部内に配置されたとき炉扉開口部に隣接したバックステイ部材上のストライカー板と可変に組み合うためのクサビ状の弓形の組み合いエッジを有する前記扉ラッチシステムを準備し、回転部材は回転部材をストライカー板に近接した組み合い位置からストライカー板より遠い非組み合い位置に動かすための、その上のタブ部材を持っており；
   回転部材を組み合い位置から非組み合い位置に動かすための遠隔運転される調整アクチュエーターを準備し；
   扉開口部内にコークス炉扉を配置し、
   回転部材と調整部材とを組み合い；更に
   炉扉の閉鎖運転中、回転部材の大きくなっていくクサビ部分がバックステイのストライカー板と組み合わせられるように回転部材を回すように調整アクチュエーターを作動させる
   諸段階を含む方法。
9. 炉扉が、非組み合い位置における回転部材の回転を終了させるための停止用部材を更に備える請求項８の方法。
10. 遠隔運転される調整アクチュエーターが油圧シリンダー及びレバー部材を備え、レバー部材が、タブ部材と組み合う第１の端部及び油圧シリンダーとを組み合う第２の端部を持っている請求項８の方法。
11. 遠隔運転される調整アクチュエーターが組み合い端部と受け入れ端部とを有するフィンガー部材を備え、フィンガー部材は組み合い端部とは反対の端部において油圧シリンダーに取り付けられ、フィンガー部材は作動段階中、回転部材のタブ部材と組み合い、これにより回転部材を組み合い位置又は非組み合い位置に回す請求項９の方法。
12. フィンガー部材は、回転部材がバックステイのストライカー板と組み合わせられないときに回転部材のタブ部材を受け入れるための凹んだ区域を備える請求項１１の方法。
13. 回転部材の組み合いエッジが、１２０゜の弓形経路にわたり１ｍｍ当たり約０．０４から約０．１０ｍｍの範囲の、その一方の端部からその第２の端部に至る傾斜を有する請求項８の方法。
14. 調整アクチュエーターがユーティリティカー上に配置され、更に調整アクチュエーターを作動させる前の石炭充填及びコークス排出のために炉の近くでユーティリティカーを動かすことを含む請求項８の方法。
15. 調整アクチュエーターが２位置式の油圧シリンダーを備え、回転部材を組み合い位置から非組み合い位置に動かすために回転部材のタブ部材に隣接したフィンガー部材を旋回させるようにシリンダーを第１の位置から第２の位置に作動させることを含む請求項８の方法。
16. 炉の炉扉を密閉するための炉扉ラッチ機構であって：
    炉のバックステイのストライカー板に可変に組み合うために炉扉に取り付けられた回転クサビ手段；及び
    回転クサビ手段をストライカー板に隣接した組み合い位置からストライカー板より離れた非組み合い位置に回転させるための炉扉から遠いアクチュエーター手段
    を備える炉扉ラッチ機構。
17. 炉扉が、所定の位置において回転クサビ手段の回転を終了させるための停止用部材を更に備える請求項１６の炉扉ラッチ機構。
18. アクチュエーター手段が油圧シリンダー及びレバー部材を備え、レバー部材は回転クサビ手段上のタブ部材と組み合うための第１の端部及び油圧シリンダーに取り付けられる第２の端部を有する請求項１６の炉扉ラッチ機構。
19. アクチュエーター手段が組み合い端部と受け入れ端部とを有するフィンガー部材を備え、フィンガーは組み合い端部と反対の端部において油圧シリンダーに取り付けられ、フィンガー部材は油圧シリンダーの作動の際に回転クサビ手段を回すために回転クサビ手段のタブ部材と組み合う請求項１６の炉扉ラッチ機構。
20. フィンガー部材は、回転クサビ手段がバックステイのストライカー板と組み合わせられないときに回転クサビ手段のタブ部材を受け入れるための凹んだ区域を備える請求項１９の炉扉ラッチ機構。
21. 回転クサビ手段が、１２０゜の弓形経路にわたり１ｍｍ当たり約０．０４から約０．１０ｍｍの範囲の、その一方の端部からその第２の端部に至る傾斜を有する組み合いエッジを備える請求項１６の炉扉ラッチ機構。
22. アクチュエーター手段が、石炭の充填及びコークスの排出運転のために炉に近接して動き得る押し込み及び充填用の機械又はユーティリティカー上に配置される請求項１６の炉扉ラッチ機構。

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