JP5384525B2 - バルク材料分配充填装置 - Google Patents

Description

本発明は広義には、例えば高炉等の冶金反応炉中におけるバルク材料の分配充填装置に関する。

最近の数１０年間において、「ベルレストップ」（ｂｅｌｌ−ｌｅｓｓ ｔｏｐ：ＢＬＴ）の名称でよく知られるている充填システムの使用が高炉の充填用に世界中で拡大している。このシステムには分配シュートを備える充填装置が含まれ、この充填装置は縦炉軸を中心に回転可能に取り付けられ、かつストックライン上へバルク材料を分配するために横軸を中心として旋回可能である。この充填装置にはさらに、所望の充填プロフィールに従って分配シュートを回転及び旋回させるドライバのそれぞれと連係したギア機構が備えられている。前記シュートを縦炉軸を中心に回転させ、及び該シュートの傾斜を変えることにより、バルク材料（負荷）を充填面の実質的にいかなる点へも向けることが可能である。これにより、ＢＬＴシステムは、充填面上への負荷の分配におけるその融通性ゆえに、他の多くの利点に加えて、広範囲に亘る充填プロフィールを可能としている。

上述したタイプの充填装置の一例が米国特許Ｎｏ.３，８８０，３０２に開示されている。図２に関して、この特許にはシャフト炉中においてバルク材料を分配するための充填装置が開示されている。この装置には、回転可能構造体２２８、２３４、２３６を支持する固定型ハウジング２０４が含まれ、これら構造体によって旋回により調節可能な分配シュート２０８に形態化された調節可能な分配手段が担持されている。これら回転可能構造体２２８、２３４、２３６が回転することによってバルク材料を周辺に沿って分配することが可能とされ、他方分配シュート２０８を旋回により調節することによってバルク材料を放射状に分配することが可能とされている。この装置において、第一ロール型ベアリングは第一静止型レースから構成され、ローラー群２１６、２１８、２２０によって第一回転型レースが第一ギアリング２１２へ連結されている。ギアリング２１２は第一ドライバ１と連係して前記回転可能構造体２２８、２３４、２３６を回転させるものである。第二ロール型ベアリングは第二静止型レース２５４から構成され、ローラー群２５６、２５８、２６０によって第二回転型レースが第二ギアリング２４２へ連結されている。第二ギアリング２４２は第二ドライバ２５と連係して分配シュート２０８のピッチ角度の調節が行われる。米国特許Ｎｏ.３，８８０，３０２に開示された設計に基づく充填装置は極めて評価が高く、現在に至るまでの数１０年間、産業界において継続的に使用が拡大している。それにも拘わらず、この装置には、例えば充填装置構造の全高など、まだまだ改良の余地が残されている。実際、本特許明細書の図２に示すように、充填装置には種々構成部分、例えばギアリング２１２、２４２、ベアリング２１６、２１８、２２０；２５６、２５８、２６０、及びシュート２０８の回転旋回のためのギアボックス２７０、２７２の配置に必要とされるスペースゆえに、一定の最小限の高さが必要である。中国実用新案ＣＮ２５９５８１５Ｙにはハウジングを有する充填装置が提案され、このハウジングにより分配シュートを旋回調節可能な方式で担持する回転可能構造体が支えられる。この設計では、構造体を回転させる第一ギアリングの直径は、内側向きに配置されているシュート旋回用の第二ギアリングの直径よりもかなり小さく構成されている。かかる構成により、第一ギアリングと第二ギアリングが縦方向に重なるように、すなわち実質的に同軸位置に配置することが可能となるため、高さをある程度低くすることが達成されている。しかしながら、既知の先行技術による装置を用いる場合、特に最初の現場への設置に際し、また補修においても、充填装置の組立あるいは分解はベアリングやギアリングの取り付けに起因してかなり複雑、かつ時間を要する作業となっている。

本発明は、容易に組立てられるように設計された充填装置を提供することを第一目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は請求項１項記載の充填装置を提案する。

この充填装置は閉鎖系、特にシャフト炉中においてバルク材料を分配するように設計されている。かかる効果を得るため、本発明装置は回転可能な構造体を支える固定型ハウジングを用いて構成される。前記構造体は分配手段を調節可能に担持するが、かかる分配手段の典型例として分配シュートを挙げることができる。周囲方向へのバルク材料の分配は分配手段を回転可能構造体と共に回転させることによって達成される。放射状方向へのバルク材料の分配は、分配手段を調節、典型的には旋回調節を行うことによって達成される。通常、前記分配手段を充填装置の中心軸を中心として回転させるため、該充填装置には第一回転型レースを支える第一静止型レースと共に第一ロール型ベアリングが備えられる。第一回転型レースは第一ドライバと連係して回転可能構造体を回転させ、それによって分配手段を回転させる第一ギアリングへ連結される。分配手段を調節するため、充填装置には第二回転型レースを支える第二静止型レースを備えた第二回転性ベアリングが用いられる。第二回転型レースは第二ドライバと連係して、特に分配手段を旋回させることによって分配手段を調節する第二ギアリングへ連結される。

請求項１項に記載の発明においては、充填装置には、第一静止型レースを与える内面と、第二静止型レースを与える外面が設けられる。より具体的に言えば、静止型レースユニットは、その第一回転型レースが第二回転型レースに対して半径方向内側に配置され、及び第一静止型レースが第二静止型レースに対して半径方向内側に配置されるように構成される。別な言い方をすれば、静止型レースは回転型レース間にユニットで配置される。装置の高さを減ずるため、第二ロール型ベアリングは軸方向において第一ロール型ベアリングと重ねられる。本願において提案された静止型レースユニットに固有なレース放射方位及び位置により、本願充填装置の組立て及び分解が単純化されることが理解されよう。

本願明細書における記載の前後関係から理解されるように、用語「軸方向において重ねられる」とは、第二ベアリングが占有する環状空間内にある円筒状容積の少なくとも一部が第一ロール型ベアリングによって占有されるような大きさに該第一ロール型ベアリングが形状化され、配置されることを意味する。実際、それぞれが第二回転型レース及び第二静止型レースのいずれよりも実質的に小さい回転表面径をもつ第一回転型レース及び第一静止型レースを用いることにより、第一ロール型ベアリングの半径寸法を第二ロール型ベアリングの内部にぴったりはめ込める大きさにすることが可能である。これにより、前記第二ロール型ベアリングを、第一ロール型ベアリングを少なくとも部分的に含み、あるいは第一ロール型ベアリングと重なるように配置することが可能となる。ベアリングを少なくとも部分的に入れ子状に形状化することにより、充填装置の全高を減ずることが可能である。

さらに、本明細書の前後関係において、用語「ユニット」は、数個の部分から成るものであってもよいが、一つの特定の機能、すなわち静止型レースを与える機能を果たす装置を言う。

特定の簡潔かつ好ましい実施態様においては、本発明装置は静止型レースとして機能する両側部分を一つに組み立てた集合体から成り、該両側部分のそれぞれには第一静止型レースの一部と成る内側部分と第二静止型レースの一部と成る外側部分が設けられる。あるいは、前記ユニットを、第一回転型レースとを支える第一静止型レースと第二回転型レースを支える別の第二静止型レースから作製し、それら双方の静止型レースを互いに近接させて、例えば並べて配置することが可能である。

縦方向のコンパクト性を最大限に引き出すため、前記静止型レースは好ましくは、第一ロール型ベアリング及び第二ロール型ベアリングが同一あるいは少なくとも近接した位置の軸方向軸受位置を取る、すなわち最小の軸受幅の半分未満の距離が離れた軸受位置を取るように配置される。同一の軸方向軸受位置を取り、かつ、同一の軸受幅である場合、第一ロール型ベアリングを第二ロール型ベアリングによって閉じ込められる空間内に完全に重ね入れることが可能である。充填装置の縦構造の高さをさらに減ずるため、静止型レースを固定型ハウジングの上部蓋板のすぐ下側へ取り付けることも可能である。

ベアリングの軸上での重なりを可能とする構造的に単純な実施態様においては、回転可能構造体を回転させる第一ギアリングのピッチサークル径は分配手段を調節する第二ギアリングのピッチサークル径よりも小さくされる。構造をさらに簡略化するため、第一ギアリングには半径方向内側を向いたギア歯が設けられ、他方第二ギアリングには半径方向外側を向いたギア歯が設けられる。好ましくは、第一回転型レースと第一ギアリングは一体形成される。このことは、第二回転型レースと第二ギアリングについても同様である。好ましい実施態様において、第一ロール型ベアリングは、ローラーベアリングタイプの半径方向スラストベアリングと軸方向スラストベアリングを組み合わせたものである。後者の実施態様においては、回転可能構造体は好ましくは連結フランジを用いて第一回転型レースへ直接固定される。

充填装置の典型的な適用例においては、分配手段には回転可能構造体上へ角度調節可能に支えられる分配シュートが備えられる。この種のシュートは一般的には、前記構造体の回転軸に対して垂直な旋回軸を中心に旋回可能である。この場合、充填装置にはさらに、分配シュートの旋回角度を設定するために、第二ギアリングを用いて操作可能な調節伝達装置が備えられる。

理解されるように、本願において提案される充填装置はあらゆる種類の閉鎖系の充填にも利用可能である。より具体的には、本願充填装置は反応炉中へのバルク反応物質材料の充填、特に高炉等の冶金反応炉中への材料充填に利用可能である。

第一の実施態様による充填装置を模式的に示した縦断面図である。 第二の実施態様による充填装置を模式的に示した縦断面図である。 第三の実施態様による充填装置を模式的に示した縦断面図である。 第四の実施態様による充填装置を模式的に示した縦断面図である。 第五の実施態様による充填装置を模式的に示した縦断面図である。 第六の実施態様による充填装置を模式的に示した縦断面図である。 第七の実施態様による充填装置を模式的に示した縦断面図である。 本発明の第一、第二、第四、あるいは第五実施態様において用いられる第一及び第二ロール型ベアリングを含んで構成される回転素子軸受配列の縦断面図である。 本発明の第一、第二、第四、あるいは第五実施態様において用いられる第一及び第二ロール型ベアリングを含んで構成される回転素子軸受配列の代替例の縦断面図である。

発明を実施するための手段

本発明のさらなる詳細及び利点について以下に記載した非限定的実施態様を用いて添付図面を参照しながら説明する。なお、図面を通して、同一あるいは類似の構成部分は同一符号を用いて示す。

最初に、図１〜７の縦断面図のそれぞれは、第一縦平面（図１〜７の左側）の半分と、図示された充填装置の中心軸Ａにおいて第一平面に直角に交差する第二縦平面（図１〜７の右側）の半分を組み合わせた図であることが理解されなければならない。

図１はバルク材料を冶金反応炉等の閉鎖系へ分配するための充填装置１１０を示した図である。典型的、非限定的用途例において、充填装置１１０はシャフト軸と同一空間を占める装置の中心軸Ａをもつ高炉（図示せず）の炉喉上へ設置される。充填装置１１０には固定型ハウジング１２が備えられる。ハウジング１２の内部には、縦軸Ａを中心として回転する回転可能構造体１４が回転可能に取り付けられる。この構造体１４により、旋回調節可能な分配シュート１６（図１の右側断面図に含まれる側面図中に一部のみ示されている）等の分配手段が担持される。前記シュート１６は水平軸Ｂを中心にシュート１６を旋回させる、すなわちシュート位置を角度調節するシャフト上の回転可能構造体１４へ取り付けられる。回転可能構造体１４の回転と、それに伴う分配シュート１６の軸Ａを中心とする回転により、バルク充填材料の閉鎖系周辺内部への分配が可能とされる。軸Ｂを中心とする分配シュート１６の旋回調節により、閉鎖系内部での周辺充填プロフィール半径の設定が可能とされる。別の言い方をすれば、シュート１６の構造体１４に対する角度位置あるいは旋回位置を調節することにより、充填材料（例えば高炉の場合では塊状鉄鉱石及びコークス）の放射状分配が可能とされる。シュート１６の旋回調節のため、回転可能構造体１４によって、分配シュート１６の側部支持フランジへ操作によって連結され、かつシュート１６の調節の伝達体として働く２つの半径方向に向き合うギアボックス２０（図１の左側に１つだけ示されている）が支持される。図１〜７には図示されていないが、充填装置１１０は一般的に、圧力ロックとして働き、かつ充填装置１１０の中央送り開口部１８と連絡を取る貯蔵ホッパーが含まれる充填材料送り設備の下部に配置される。操作中、充填材料はバルク状態で充填装置１１０の中央送り開口部１８を通してシュート１６上へ送られる。

固定型ハウジング１２により、回転可能構造体１４は第一ロール型ベアリング１２２（一般的には回転素子ベアリング、あるいは回転接触ベアリングとも称される）を用いて回転可能に支持される。この第一ロール型ベアリング１２２にはハウジング１２へ固定される固定型レース１２４が備えられる。固定型レース１２４は、図１の実施態様における使用に適するベアリング配列の拡大図である図８に最もよく示されている円筒状ローラー群１２５、１２６、１２７を用いて回転型レース１２８を支えるものである。第一回転型レース１２８は軸Ａに対して放射状に内側に向いている歯状体１３１を備えた第一ギア（又は鋸歯状ホイール）リング１３０へ連結される。より具体的な例では、第一ギアリング１３０は第一回転型レース１２８と一体に形成される。図８から理解されるように、第一回転素子ベアリング１２２はローラーベアリングタイプであり、さらに詳細には２組の円錐形又は円筒形水平ローラー１２５、１２７と１組の円錐形又は円筒形垂直ローラー１２６から成る半径方向スラストベアリングと軸方向スラストベアリングの結合型である。なお、他の適するタイプの半径方向及び軸方向スラストベアリングの使用を排除するものではない。実際、図１から示されるように、第一回転型ベアリング１２２は、一方においてシュート１６やギアボックス２０等の付属設備を含む回転可能構造体１４の重量と、シュート１６上の充填材料の重量による数メトリックトン（例えば２５，０００ｋｇ）という軸への負荷を支えられるように設計されている。他方、回転素子ベアリング１２２もまた、回転可能構造体１４（付属設備及びシュート１６上の充填材料を含む）の回転によって生ずる半径方向への負荷を支持するように設計されている。

図１からさらに理解されるように、充填装置１１０の第二ロール型ベアリング１３２には第二固定型レース１３４が設けられ、この第二固定型レース１３４によって例えば（図８に示されるような）ベアリングボール１３５上に第二回転型レース１３８が支持される。固定型レース１３４は、外側へ放射状に向けられた、すなわち第一ギアリング１３０の歯状体１３１と反対方向に向けられた歯状体１４１を有する第二ギアリング１４０に連結、より好ましくは一体形成される。理解されるように、第二ロール型ベアリング１３２は、軸方向に働く大きな負荷を支持する必要性がないため、本質的に半径方向に作用する負荷（ギアリング１４０及び１４２、下記参照）を支持するように設計されている。第二ロール型ベアリング１３２は、例えば図１に示したようなボールベアリング、あるいは放射型ローラー、ニードル、又は先細型ローラーベアリング等のいずれか適するタイプのベアリングであればよい。

充填装置１１０の操作方法は下記の通りである。第一ギアリング１３０は第一ドライバ５０と連係して回転可能構造体１４を回転させる。より具体的には、第一ドライバ５０は第一シャフト５４を駆動させる遊星歯車列５２へ操作によって連結される。第一シャフト５４は第一ギアリング１３０の内側に半径方向に配置される第一ピニオン５６を担持する。第一ピニオン５６は内側向きの第一ギアリング１３０と噛み合って、第一ドライバ５０の作用により回転構造体１４へ回転を伝達する。従って、回転可能構造体１４は連結フランジ５８を用いて第一回転型レース１２８及び第一ギアリング１３０へ固定される。その結果として、前述したように、ハウジング１２によって、シュート１６及びシュート上の充填材料を含めた回転構造体１４の負荷が第一ロール型ベアリングを用いて回転可能に支持される。

第二ギアリング１４０は補助第二ドライバ６０と連係して分配シュート１６の角度位置が調節される。より具体的には、第二ドライバ６０が操作によってプラネタリーギアトレイン５２と連結されることにより、第一シャフト５４に対してずれて配置され、かつ第二ギアリング１４０と噛み合う第二ピニオン６６を担持する第二シャフト６４が駆動される。放射状に外側へ向いたギア歯１４３を有する第三ギアリング１４２は、第二ギアリング１４０と第二回転型レース１３８に連結される。第三ギアリング１４２は、シュート１６を旋回させるためのギアボックス２０のそれぞれの駆動軸上に取り付けられた一対の第三ピニオン６８（ピニオンは１個のみ図示）と噛み合うようになっている。図１に示すように、第二シャフト６４及び第二ピニオン６６は第二ギアリング１４０の外側に放射状に配置される。図８に示すように、第三ギアリング１４２は第二ギアリング１４０及び第二回転型レース１３８と一体に作製可能である。あるいは、図９に示すように、第三ギアリング１４２’は分離型部品として、第二ギアリング１４０の下方前面へ固定可能であり、従って第二回転型レース１３８へも固定可能である。いずれにしても、必ずしも必要ではないが、好ましくは第二回転型レース１３８及び第二ギアリング１４０は一体に作製される。

図１〜７に示されたブラネタリーギアトレイン５２、４５２、５５２、６５２、７５２は、第一ドライバ５０だけの作用で第一ギアリング１３０の回転速度と同じ回転速度で第二ギアリング１４０を回転させるために備えられる。別の言い方をすれば、補助第二ドライバ６０は第一ギアリング１３０に対する第二ギアリング１４０の相対回転のためにのみ作動される。適するブラネタリーギアトレイン５２、４５２、５５２、６５２、７５２の詳細については米国特許３，８８０，３０２に開示されているので、簡略化のため本願では繰り返して記載しない。ブラネタリーギアトレイン５２は充填装置１１０の作動に必要不可欠なものではないことが理解されよう。機能的にも構造的にも独立したドライバトレインへ連結された２個のドライバを配列することにより、ギアリング１３０、１４０を駆動させることが可能である。

図１から理解されるように、第一回転型レース１２８は第二回転型レース１３８に対して半径方向内側に配列される。同様に、第一固定型レース１２４は第二固定型レース１３４に対して半径方向内側に配列される。このように配列することにより、第二回転型ベアリング１３２が軸上において、図１に示すように第二ロール型ベアリング１３２の半径方向内側に配列された第一ロール型ベアリング１２２と重なるように構成することが可能となる。別の言い方をすれば、第一ロール型ベアリング１２２及び第二ロール型ベアリング１３２のそれぞれの軸上位置（ベアリング幅）が部分的あるいは全体的に一致する。より具体的には、図１の実施態様においては、固定型レース１２４、１３４は、第一ロール型ベアリング１２２及び第二ロール型ベアリング１３４が同一の軸上ベアリング位置をとるように回転型レース１２８、１３８の間に配置される。別の言い方をすれば、図１に示すように、第一ロール型ベアリング１２２は第二ロール型ベアリング１３２の内側内部に重ね入れられる。このような配列は、ロール型ベアリング１２２、１３２の半径寸法を特に選定することによって可能となる。図１の構成においては、最も内側の第一回転型レース１２８の回転通路径は、第二固定型レース１３４の回転通路径よりも小さく、また第二回定型レース１３４の回転通路径は、最も外側の第二回転型レース１３８の回転通路径よりも小さい第一固定型レース１３４の回転通路径よりも小さくなっている。さらに、図１の実施態様では、内側に向いている第一ギアリング１３０のピッチサークル径は外側を向いている第二ギアリング１４０のピッチサークル径よりも小さくされている。理解されるように、図１に示されるような第一ロール型ベアリング１２２と第二ロール型ベアリング１３２を軸上で（完全に）重ならせることにより、充填装置１１０の構造体としての全高をかなり減ずることが可能とされる。ベアリング１２２、１３２を軸上に部分的に重ねる実施態様、すなわちベアリング１２２、１３２のレースの中心が縦方向にずれている態様も本願開示による発明の範囲内に含まれる。この点に関し、ベアリング１２２、１３２は図示を目的として拡大されて示されているため、図は模式であって実寸ではないことが理解されよう。

図８及び図９から最も良く理解されるように、図１の充填装置１１０には、放射状に内側を向く第一固定型レース１２４を伴う第一内面と、放射状に外側を向く第二固定型レース１３４を伴う第二外面を有する二重側面部品から成る１個の集合体８８０から作製される固定型レースユニットが含まれている。図１から理解されるように、この二重側面形状の固定型レース集合体８８０はハウジング１２の頂部カバー板７０の下面に固定される。

図２は、さらに別の実施態様による充填装置２１０を示した図である。この充填装置２１０は図１に示した装置に類似した装置である。特に、第一ロール型ベアリング１２２と第二ロール型ベアリング１３２が軸上で重なる構成は同一である。充填装置２１０と図１の充填装置との主要な相違点は、図２から理解されるように、外向きの歯２４３がギアボックス２０のピニオン対と噛み合う第三ギアリング２４２のピッチサークル径が実質的に減じられていることだけである。この点に関し、縮小スリーブ２７２が設けられ、この縮小スリーブを用いて第三ギアリング２４２が第二ギアリング１４０へ固定され、あるいは第二ギアリング１４０と一体形成される。図２の構成では、ギアボックス２０を軸Ａへ接近させて配置し、それによって充填装置２１０に必要な水平床空間を充填装置１１０の場合に必要だった同空間よりも減ずることが可能である。上記充填装置１１０に関して述べた観点は充填装置２１０についても同様にあてはまる。

図３はさらに別の実施態様による充填装置３１０を示した図である。この充填装置３１０も図１に示した装置に類似した装置である。充填装置３１０と図１の充填装置との主要な相違点は、充填装置３１０に第一固定型レース３２４と分離型の第二固定型レース３３４が含まれることだけである。別の言い方をすれば、固定型レース３２４、３３４は回転型レース１２８、１３８の間にユニットとして配列されるが、それらレースは図８〜９に示すような１個の中心二重側面型レース集合体８８０として設けられず、ハウジング１２の頂部カバー板７０の下面へ分離型レースとして並べて固定される。この実施態様では半径方向に若干の空間が必要とされるが、図８〜９（さらに図１〜２及び図４〜７）に示すような二重側面形状のレース集合体８８０が一定用途にとって非経済的か、あるいは製造困難な場合には、この実施態様は有利となるものである。この構成によっても、第一及び第二ロール型ベアリング１２２、１３２が軸上で（完全に）重なることにより充填装置の高さを減じることが可能なことが理解される。充填装置１１０に関して上記において述べた他の観点は充填装置３１０についても同様にあてはまる。

図４はさらに別の第四の実施態様による充填装置４１０を示した図である。第一及び第二ロール型ベアリング１２２、１３２の配列は図１及び図８〜９に示した配列と同一である。充填装置４１０と図１の充填装置との主要な相違点は図４から理解されるように、第一ギアリング４３０の配置及び形状にある。第一ギアリング４３０はギア歯４３１が半径方向外側を向くように配置される。そのため、第一ギアリング４３０はハウジング１２のカバー板７０の頂部上の保護カバー４７４中の第一回転型レース１２８上に共軸配置される。図１の装置とは対照的に、図４における第一ギアリング４３０は、第一ギアリング４３０及び第一固定型レース１２４の半径方向外側に配置された第一シャフト４５４上の第一ピニオン４５６と噛み合うようになっている。従って、第一シャフト４５４は軸Ａからより大きく離れている。その結果、プラネタリーギアトレイン４５２とシャフト４５４、６４とのずれの程度はより小さくなっており、またプラネタリーギアトレイン４５２の最も内側の面と軸Ａとの間隔がより大きくなるように配置されている。また、図４の実施態様には、図１の装置に比べて、中央の送り開口部１８の径をさらに大きくできる利点がある。充填装置１１０に関して上記において述べた他の観点は充填装置４１０についても同様にあてはまる。図８及び図９と同様に、第一ギアリング４３０は第一回転型レース１２８と一体形成するか、あるいは分離型部品として第一回転型レース１２８へ固定することが可能である。

図５は第五の実施態様に係る充填装置５１０を示した図である。充填装置５１０は図４の装置に類似した装置である。従って、充填装置５１０と図１の充填装置との主要な相違点は、図５に示すように、第一ギアリング５３０の配置及び形状にのみ存する。拡張スリーブあるいは拡張ディスク５７６を用いて第一回転型レース１２８へ分離型部品として固定される第一ギアリング５３０は、そのギア歯５３１が半径方向外側へ向くように配置される。さらに、第一ギアリング５３０には、図５に見られるように、第二ギアリング１４０のピッチサークル径と同一のピッチサークル径が付与される。第一ギアリング５３０と噛み合う第一ピニオン５５６を支える第一シャフト５５４は、結果的に、中を第二シャフト６４が共軸状に通る中空シャフトとして形状化される。ブラネタリーギアトレイン５５２はそれに合うように形状化される。従って、図５の実施態様により、図４の実施態様と本質的に同様の利点が得られる。充填装置１１０に関して上記において述べた他の観点は充填装置５１０についても同様にあてはまる。

図６はさらに別の実施態様による充填装置６１０を示した図である。充填装置６１０は殆どの観点において図１の充填装置と同一である。相違点は第一ピニオン５６が駆動される方法だけである。図６の充填装置６１０において、第一ピニオン５６は中間シャフト６５４の下端部上に支持される、すなわち上述した実施態様において、ブラネタリーギアトレイン６５２のシャフト６５５上に直接的に支持されたものと異なる。図６に示されるように、ブラネタリーギアトレイン６５２の出力シャフト６５５によって、中間シャフト６５４の上端へ固定された第二中間ピニオン６５３と噛み合う中間ピニオン６５１が担持される。理解されるように、ピニオン６５１、６５３及びシャフト６５４によって形成される中間ギアによって、ブラネタリーギアトレイン６５２の出力シャフト６４、６５５間のずれの程度をより小さくすることが可能とされる。それにより、よりサイズの小さいブラネタリーギアトレイン６５２を用いることができ、さらに中央送り開口部１８の周囲に付加的空間が提供される。

図７はさらに別の実施態様による充填装置７１０を示した図である。この充填装置７１０は図４の充填装置４１０の強化型として理解することができる。図４の実施態様に類似している一方、図１〜３及び図５〜６とは対立する本実施態様では、充填装置７１０にはギア歯７３１が半径方向外側へ向くように第一ギアリング７３０が備えられる。この第一ギアリング７３０は回転型レース１２８上に共軸状に配置され、該回転型レース１２８へ取り付けられるか、あるいは該回転型レース１２８と一体形成される。本充填装置と図４の充填装置との主要な相違点は第一ギアリング７３０がハウジング１２内に配置されるため、追加の保護ケーシングを設ける必要がないことである。そのため、充填装置には、図７に示すように、カバー板７０から下方へ延びてハウジング１２内部の第一ピニオン５６及び第一ギアリング７３０に空間を与えるリング形状のスペーサスリーブ７７８が設けられる。第一固定型レース１２４と第二固定型レース１３４から成る固定型レースユニットがこのスペーサスリーブ７７８の下端においてハウジング１２へ取り付けられる。従って、図４の実施態様と同様に、図７の充填装置７１０により、例えば既存の設備において入手可能な小型デザインのブラネタリーギアトレイン７５２を用いて送り開口部１８周囲に追加空間を付与することが可能である。理解されるように、図７に示された原理に従って作製される図５の充填装置５１０の強化型も本願開示発明の範囲内に含まれる。

図１〜７には、軸Ｂを中心として旋回調節可能な分配シュート１６が含まれる充填装置１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０が示されているが、他のタイプの調整可能な分配手段を本発明によるロール型ベアリング配列と組み合わせて用いることも可能である。例えば、縦軸を中心に回転可能であり、かつシュート形状によって放射状分配を可能とする分配シュートを旋回調節型分配シュート１６に代えて用いることも可能である。このようなタイプの分配手段は欧州特許ＥＰ１４５３９８３により詳細に開示されている。さらに別の例として、本発明により提供されるロール型ベアリング配列の利点を採用すると共に、充填面上方のシュート出口の位置を定めるために軸Ａからずれている第二縦軸を中心として回転可能な分配管を用いることも可能である。後者の例についてはソビエト連邦発明者証ＳＵ１６６９９８８に記載されている。

図８及び図９に戻り、充填装置１１０、２１０、４１０、５１０、６１０、７１０に用いられるベアリング配列の好ましい構成についてさらに詳細に説明する。図８及び図９のベアリング配列は、内側の第一回転（素子）ベアリング１２２と外側の第二回転（素子）ベアリング１３２から構成される。ベアリング１２２、１３２の回転軸は共軸（軸Ａ）である。図８〜９から理解されるように、固定型レースユニットは中央にある単一の二重側面形状集合体８８０であり、この二重側面は、第一固体型レース１２４を形成する内面と第二固定型レース１３４を形成する外面から成る。従って、前記単一の密着集合体８８０によって２つの回転型レース１２８、１３８が該集合体の対向側面上に支えられる。その結果、固定型レース１２４、１３４は、それぞれの回転型レース１２８、１３８の間に配置される。二重側面形状集合体８８０は全体が環状形状を呈しており、また図８〜９から理解されるように上部と下部から成る。これら部分のいずれかの側面に固定型レーストラックの一部を設けるため、これら部分は二重側面に形状化されている。これにより、回転型レース１２８の外側へ放射状に突き出す突出部を内側の固定型レース中に含めることが可能とされている。前記集合体８８０により、両ベアリング１２２、１３２について同一の軸上ベアリング位置が与えられる。第一ベアリング１２２はいずれか適するタイプの半径方向スラストベアリング及び軸方向スラストベアリングの組み合わせである。図示された実施態様では、軸方向の負荷を支える２組のローラー１２５、１２７と、半径方向の負荷を支える１組のローラー１２６が備えられる。第二ベアリング１３２はボール群１３５から成るボールベアリングとして図示されているが、第二ベアリング１３２の回転素子はいずれか適するタイプの素子であればよい。図８〜９にさらに示されているように、環状内側回転型レース１２８には該レース上に一体形成されたギア歯１３１が備えられる。これらギア歯１３１は放射状に内側を向いて第一ギアリング１３０を形成している。同様に、環状外側回転型レース１３８には該レース上にギア歯１４１が一体形成され、これらギア歯によって第二ギアリング１４０が形成される。追加ギアリング１４２、１４２’を第二外側ギアリング１４０（図８）へ一体形成させるか、あるいは分離型部品としてギアリング１４０へ取り付けることも可能である（図８）。図８〜９には図示されていないが、固定型レース集合体８８０には、回転素子群１２５、１２６、１２７、１３５及びそれらの回転通路を滑らかにするための潤滑チャネルが付設される。

本特許出願は原則として特許請求の範囲に定義された発明に関するものであるが、当業者は、図８〜９の開示にベアリング配列に関する他の発明の限定する根拠、すなわち前記集合体８８０等の概念が含まれていることを容易に理解するであろう。このようなさらなる発明は、例えば本願において補正クレームのサブジェクトマターとして、あるいは分割出願、及び又は継続出願のクレームのサブジェクトマターとして請求可能であると思われる。そのようなサブジェクトマターは、上記において開示された特徴のいずれか、あるいはそれらを組み合わせることによって作成可能である。

最後に、本願において提案されたベアリング配列の主要な利点について簡単に要約する。ベアリング１２２、１３２；６２２、６３２を軸上で重ねることにより、全高の低い装置構造を実現することが可能である。さらに、二重側面形状集合体８８０に形状化された固定型レースを組み合わせることにより、装置の製造コスト及び組立コストを減ずることが可能である。本願において提案された配列は、１個の連結フランジ５８を用いて回転可能構造体１４をハウジング１２へ簡単な作業で取り付けることが可能なことから、またベアリング１２２、１３２の取り付けも容易であることから、特に充填装置の現場での組立にも貢献し得るものである。

Claims (13)

1. 閉鎖系、特にシャフト炉におけるバルク材料の分配のための充填装置であって、
   調節によりバルク材料の放射状分配を可能とする調節可能な分配手段（１６）を担持し、かつ、回転によってバルク材料の周辺分配を可能とする、回転可能構造体（１４）を支持する固定型ハウジング（１２）と、
   第一ドライバ（５０）と連係して前記回転可能構造体を回転させる第一ギアリング（１３０；４３０；５３０）へ連結された第一回転型レース（１２８）を支える第一固定型レース（１２４；３２４）を備える第一ロール型ベアリング（１２２）と、
   第二ドライバ（６０）と連係して前記分配手段を調節する第二ギアリング（１４０）へ連結された第二回転型レース（１３８）を支える第二固定型レース（１３４；３３４）を備える第二ロール型ベアリング（１３２）から構成され、
   固定型レースユニットには前記第一固定型レース（１２４；３２４）を与える内面と前記第二固定型レース（１３４；３３４）を与える外面が備えられ、前記第一回転型レース（１２８）は前記第二回転型レース（１３８）に対して半径方向内側に配置され、前記第一固定型レース（１２４；３２４）は前記第二固定型レース（１３４；３３４）に対して半径方向内側に配置され、及び前記第二ロール型ベアリング（１３２）は前記第一ロール型ベアリング（１２２）と軸方向に重なり合うことを特徴とする充填装置。
2. 前記固定型レースユニットが二重側面をもつものとして形状化された部品から成る単一集合体（８８０）から作製されることを特徴とする請求項１項記載の充填装置。
3. 前記固定型レースユニットが、第一固定型レース（３２４）と、前記第一固定型レース（３２４）に近接配置された分離型の第二固定型レース（３３４）から作製されることを特徴とする請求項１項記載の充填装置。
4. 前記固定型レース（１２４、１３４、３２４、３３４）が、前記第一及び第二ロール型ベアリング（１２２；１３２）が同一の軸方向軸受位置を有するように配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の充填装置。
5. 前記回転可能構造体（１４）を回転させる前記第一ギアリング（１３０；４３０；７３０）のピッチサークル径が前記分配手段を調節する前記第二ギアリング（１４０）のピッチサークル径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の充填装置。
6. 前記第一回転型レース（１２８）及び前記第一ギアリング（１３０；４３０；７３０）が一体形成され、及び又は前記第二回転型レース（１３８）及び前記第二ギアリング（１４０）が一体形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の充填装置。
7. 前記第一ギアリング（１３０）に半径方向内側へ向いたギア歯（１３１）が備えられ、及び前記第二ギアリング（１４０）に半径方向外側へ向いたギア歯（１４１）が備えられることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の充填装置。
8. 前記分配手段に角度調節可能な分配シュート（１６）が含められ、前記シュートは前記回転可能構造体の回転軸（Ａ）に対して直交する旋回軸（Ｂ）を中心として旋回可能に取り付けられ、及び前記第二ギアリング（１４０）を用いて調節伝達装置（２０）を作動させて前記分配シュート（１６）の旋回角を設定することが可能なことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の充填装置。
9. 前記第一ロール型ベアリング（１２２）がローラー軸受タイプの半径方向及び軸方向スラストベアリングの組み合わせであり、前記固定型ハウジング（１２）により前記第一ロール型ベアリング（１２２）を用いて回転可能構造体（１４）が支持されることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の充填装置。
10. 前記回転可能構造体（１４）が連結フランジ（５８）を用いて前記第一回転型レース （１２８）へ固定されることを特徴とする請求項９項記載の充填装置。
11. 前記第一及び第二固定型レース（１２４、１３４；３２４、３３４）が、前記固定型ハウジング（１４）の頂部カバー板（７０）の下面に取り付けられることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の充填装置。
12. 請求項１〜１１のいずれかに記載の充填装置（２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０）を含んで構成されるシャフト炉、特に高炉。
13. 請求項１〜１１のいずれかに記載の充填装置（２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０）の、反応炉、特に高炉等の冶金反応炉におけるバルク材料の分配及び充填のための使用。

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