JP5422568B2 - 充填材分配装置 - Google Patents

Description

本発明は、炉、具体的には高炉用の充填材分配装置に関する。

高炉などの炉用の充填材分配装置は一般的に、炉内に取り付けられ、高炉の炉床への原材料の配置を制御するために設けられた、充填材分配シュートを含む。充填材分配シュートを回転させ、充填材分配シュートの傾斜の角度を変更するために、駆動機構が設けられている。

このような駆動機構は、たとえば米国特許第３，８１４，４０３号に記載されており、第一モータは歯車機構を通じて、充填材分配シュートを回転させるための第一駆動軸に接続されており、第二モータは歯車機構を通じて、充填材分配シュートの傾斜の角度を変更するための第二駆動軸に接続されている。第一および第二駆動軸はそれぞれ、歯車機構と相互作用するピニオンを備える第一末端、および充填材分配シュートと相互作用するピニオンを備える第二末端を含む。モータと駆動軸との間の歯車機構は、遊星歯車機構である。米国特許第３，８１４，４０３号の駆動機構では、第一および第二駆動軸は、共通の回転軸を有し、すなわち２つの軸が同軸となっている。

炉からのガスが駆動機構を収容するハウジングの中へ漏れるのを防止するために、炉壁と駆動軸との間にシールが配置されている。定期的に、このようなシールを交換する必要がある。シールは特に、駆動軸と炉壁との間の相対運動によって摩耗する。シールの交換は、非常に時間がかかり、危険である可能性がある。

２つの同軸駆動軸を備えるシステムでは、第一シールは駆動軸の１つと炉壁との間に配置されなければならず、第二シールは２つの駆動軸の間に配置されなければならない。シールへの接近性は、このような特に難しい配置に存在する。シールの寿命を延長するために、ストリップシールが導入されてきた。このようなストリップシールは、スタフィングボックスとも称されるが、駆動軸の周りに密接に巻き付けられたシーリング材の細長いストリップを有する。定期的に、このようなストリップシールは締め直されなければならない。このようなストリップシールはシールの寿命を延ばす可能性があるが、これらは密封性が必要なので駆動軸を損傷しやすく、そのためいずれかの時点で駆動軸の交換が必要になる。

２つの同軸駆動軸を備えるシステムにおいて、および２つの平行な駆動軸を備えるシステムにおいて、遊星歯車機構を収容するハウジングは通常、シールへのアクセスを可能にするために持ち上げられる。この操作のために、炉を長時間停止する必要が生じ、シールに接近するためにかなりの労力を必要とする。

従って、本発明の目的は、駆動軸と炉との間のシールが容易かつ迅速に保守および交換される、充填材分配装置を提供することである。この目的は、請求項１で主張される充填材分配装置によって達成される。

この目的を達成するために、本発明は、充填材分配シュート、ならびに充填材分配シュートを回転させるための第一回転駆動軸および充填材分配シュートの傾斜の角度を変更するための第二回転駆動軸を備える駆動機構を含む、炉用充填材分配装置を提案する。第一および第二駆動軸はそれぞれ、第一および第二駆動軸を駆動するための遊星歯車機構を通じて、第一および第二モータに連結されている。第一および第二回転駆動軸の各々は、遊星歯車機構と相互作用する第一ピニオンを備える第一末端と、充填材分配シュートと相互作用する第二ピニオンを備える第二末端とを有し、回転駆動軸の第二末端は炉壁を貫通して炉内に延在し、一次密封要素が炉壁と回転駆動軸との間に配置されている。第一回転駆動軸は第一回転軸を有し、第二回転駆動軸は、第一回転軸と平行に、所定の距離を空けて配置された、第二回転軸を有する。各回転駆動軸用に、炉壁に中空ソケットが設けられ、ソケットは、炉外にあって駆動機構と対向する第一末端と、炉内にあって第二ピニオンと対向する第二末端とを含み、回転駆動軸はソケットを貫通して延在する。ソケットの第二末端は第二端壁を含み、一次密封要素は、第二ピニオンと対向するように、ソケットと回転駆動軸との間に配置され、第二ピニオンは回転駆動軸に取り外し可能に接続されている。

各回転駆動軸の一次密封要素は、炉壁の炉側に配置され、それぞれの駆動軸の第二ピニオンを取り外すことによって、炉の内側から個別にアクセス可能である。第二ピニオンは、たとえば、ネジまたはボルトによって駆動軸に取り外し可能に接続されることが可能である。予定された炉の停止の間、一次密封要素を容易に検査することができ、必要であれば、修理または交換することもできる。したがって、一次密封要素の保守および交換はかなり簡素化される。一次密封要素は容易にアクセス可能であり、一次密封要素にアクセスするために遊星歯車機構を丸ごと持ち上げる必要はなく、共軸駆動軸の場合のように、構成要素の複雑な配列を分解する必要もない。一次密封要素はより頻繁に交換される可能性があるが、しかしこれは、密封要素を交換するのに予定外の停止を必要としないという事実によって、大きく相殺される。

ソケットは、好ましくは全体的に円筒形であるが、軸受、密封要素、およびその他の様々な構成要素のすべてを収容するために使用することができる。必要であれば、その中に配置された構成要素のいずれかを保守または交換するために、ソケットにアクセスすることができる。このようなソケットは、好ましくは炉壁にしっかりと接続されており、炉壁とソケットとの間に漏れが発生する可能性がないように、これを横断する。

ソケットの第二末端にある第二端壁に配置された一次密封要素を配置することによって、一次密封要素は、炉とソケットの内部との間の接合部分に、可能な限り近接して配置される。一次密封要素は、少しでも炉ガスがソケットに進入することを防止する。

一次密封要素への容易な接近のため、後者は迅速に交換可能であり、それによって炉の停止時間を最小限に維持する。

本発明の一実施形態によれば、ソケットは、第二端壁の反対側の第一端壁と、第一端壁に配置された二次密封要素とをさらに含み、二次密封要素は、第二ピニオンと対向するように、ソケットと回転駆動軸との間に配置されている。チャンバは、一次密封要素と二次密封要素との間のソケットの中に形成されている。このチャンバは、ソケット内の駆動軸の回転を容易にするために、潤滑剤で満たすことができる。二次密封要素は、潤滑剤が確実にソケット内に残留するようにして、遊星歯車機構に向かって漏洩するのを防止する。さらに、一次密封要素が機能しなかった場合、二次密封要素は、炉ガスが炉から遊星歯車機構に向かって漏れるのを防止する第二障壁として機能してもよい。

第一端壁は、たとえば、ソケットの第一末端に、またはソケットの第二端壁と第一末端との間に配置されてもよく、第一端壁は、ソケットの第一末端と第二末端との間のショルダ上にある。

有利には、ソケットは、回転駆動軸を支持および案内するために、一次密封要素と二次密封要素との間の軸受を含む。

本発明の、特に好適な実施形態によれば、装置は、一次密封要素と関連する緊急密封要素をさらに含み、緊急密封要素は、第二ピニオンと対向するように、ソケットと回転駆動軸との間に配置され、一次密封要素および二次密封用とは、互いに所定の距離を空けて配置されている。緊急密封要素は、炉から漏れる炉ガスのための付加的障壁を構成する。一次密封要素が機能しない場合、緊急密封要素によってガスを制止することができる。実際、一次密封要素は常に炉ガスに曝されているので、もっとも機能しなくなりやすい密封要素は一次密封要素である。一方、緊急密封要素は、通常は一次密封要素によって炉ガスから保護されている。後者が機能しない場合にのみ、緊急密封要素は炉ガスに曝される。したがって、緊急密封要素は、炉から漏れる炉ガスのための付加的障壁を構成する。緊急密封要素のため、一次密封要素が機能しない場合に炉を停止する必要はない。むしろ、緊急密封要素が炉ガスのソケットへの進入を防止するので、予定されている停止まで炉を稼働し続けることができる。一次密封要素、および、必要であれば、緊急密封要素はその後、そのような予定された停止の間に交換することができる。これにより、炉の停止時間が短縮され、生産性が向上する。

有利には、緊急密封要素は通常動作状態の間は休止位置にあり、装置は、一次密封要素に漏洩が検出された場合に緊急密封要素を作動位置に移動させる手段をさらに含む。通常動作状態の間、すなわち一次密封要素が炉と炉の外部との間の接合部分を有効に密封しているとき、緊急密封要素は必要ではない。緊急密封要素の不要な摩耗を防止するため、後者は休止位置に維持され、ここではたとえば、回転している駆動軸とは接触しない。緊急密封要素はその作動位置に移動させられることが可能であり、すなわち、回転している駆動軸と接触し、たとえばバイパス弁などによって、炉と炉の外部との間の接合部分を密封する。このようなバイパス弁は、緊急密封要素に差圧を印加することによって、一次密封要素での漏洩が検出されるとすぐに、緊急密封要素をその作動位置に移動させるように構成されている。

装置は好ましくは、たとえば騒音発生検出器など、一次密封要素での漏洩を検出する手段をさらに含む。このような漏洩検出手段を使用することによって、バイパス弁は、緊急密封要素をその作動位置に配置するように指示されることが可能になる。さらに、漏洩検出手段は、一次密封要素が機能しなくなったことを作業者に示すために、作業者用インターフェースに警告を送信するために使用されてもよい。この情報に基づいて、作業者はその後、次に予定されている停止の間に故障した一次密封要素を交換する準備をすることができる。

好ましくは、第二端壁はソケットに取り外し可能に取り付けられており、第二端壁が取り外されると、ソケットは炉に対向する開口部を有し、開口部は軸受の外径より少なくともわずかに大きい直径を有する。このような構成により、炉側から軸受を取り外すことができる。したがって、軸受の検査および、必要であれば交換のための、軸受への容易なアクセスが可能である。さらに、軸受を取り外すと、検査および交換のための二次密封要素へのアクセスが可能になる。

装置は、第二端壁の近傍の回転駆動軸を包囲するスリーブをさらに含み、スリーブは、回転駆動軸との回転において独立しており、一次密封要素と回転駆動軸との間に配置されている。このようなスリーブは、一次密封要素の過剰な摩耗を防止する材料で形成されていてもよく、それによってその寿命を延長する。また、スリーブはさらに、緊急密封要素と接触するように配置されていてもよい。

一次密封要素および／または緊急密封要素および／または二次密封要素は、それぞれ１つのリングシールを含んでもよい。しかし、好ましくは、各密封要素は、一対のリングシールを含む。

本発明は、添付図面を参照した、いくつかの非限定的実施形態の以下の説明からより明確になる。これらの図面において、同一または類似の構成要素を示すために、同一の参照番号が使用される。

本発明の第一の実施形態による、充填材分配装置用の駆動系の断面図である。 本発明の第二の実施形態による、充填材分配装置のソケットの拡大断面図である。 一実施形態による、図２のソケットの拡大断面図である。 別の実施形態による、図２のソケットの拡大断面図である。

本発明の第一の実施形態による充填材分配装置は、図１に模式的に示される。このような充填材分配装置は、充填材分配シュート（図示せず）および充填材分配シュートを動作するための駆動機構１２を含む。駆動機構は、充填材分配シュートを回転させるための第一回転駆動軸１４と、充填材分配シュートの傾斜の角度を変更するための第二回転駆動軸１６とを有する。第一回転駆動軸１４は、遊星歯車機構２０を通じて第一モータ１８に連結され、それはまた第二回転駆動軸１６を第二モータ２２に連結している。第一および第二駆動軸１４、１６は、互いに平行に、所定の距離を空けて、配置されている。

第一および第二駆動軸１４、１６の各々は、遊星歯車機構２０と相互作用する第一ピニオン２６、２６’を備える第一末端２４、２４’と、充填材分配シュートと相互作用する第二ピニオン３０、３０’を備える第二末端２８、２８’とを有する。回転駆動軸１４、１６は、中空ソケット３４、３４’を通じて炉壁３２を貫通して炉内に延在し、ソケットはたとえば、図１に示されるように、全体的に円筒形であってもよい。

中空ソケット３４、３４’は、炉外にあって駆動機構１２と対向する第一末端３６、３６’と、炉内にあって第二ピニオン３０、３０’と対向する第二末端３８、３８’とを有する。中空ソケット３４、３４’は、第一端壁４０、４０’によって第一末端３６、３６’が、第二端壁４２、４２’によって第二末端３８、３８’が、閉鎖されている。中空ソケット３４、３４’には、後者を案内および支持するために、ソケット壁と回転駆動軸１４、１６との間に軸受４４、４４’がさらに設けられている。

炉ガスが中空ソケット３４、３４’に進入するのを防止するため、第二端壁４２、４２’には、好ましくはリングシールの形状で、中空ソケット３４、３４’と、それぞれの回転駆動軸１４、１６との間に配置された、一次密封要素４６、４６’が設けられている。炉ガスの炉からの漏洩は、とりわけ中空ソケット３４、３４’の軸受４４、４４’および遊星歯車機構２０に対する損傷を防ぐために、防止すべきである。

第二ピニオン３０、３０’は、第二ピニオン３０、３０’が取り外されたときに、中空ソケット３４、３４’の第二端壁４２、４２’へのアクセスが可能になるように、回転駆動軸１４、１６に取り外し可能に取り付けられている。これにより、炉内から一次密封要素４６、４６’へのアクセスが、すなわち遊星歯車機構２０を収容するハウジング４８を持ち上げることによって駆動機構を分解する必要なく、可能になる。

二次密封要素５０、５０’は、好ましくはその第一末端３６、３６’で中空ソケット３４、３４’を密封し、それによって中空ソケット３４、３４’内に供給された潤滑剤が少しでも遊星歯車機構２０に向かって漏洩するのを防止するために、第一端壁４０、４０’と関連している。二次密封要素５０、５０’は、一次密封要素４６、４６’が機能しない場合に、炉から遊星歯車機構２０に向かって漏洩する炉ガスに対する追加障害物の役割も果たす。

図２において、本発明の第二の実施形態による充填材分配装置のソケットの拡大断面図が見られる。この実施形態の中空ソケット３４は、その第一末端３６が遊星歯車機構２０に向かって開放している状態、すなわち第一末端３６に第一端壁が設けられていない状態で示されている。その代わり、中空ソケット３４には段があり、末端プレート５４が配置されるショルダ５２が設けられている。末端プレート５４には、遊星歯車機構２０に対して中空ソケット３４、３４’を密封するための、二次密封要素５０、５０’が設けられている。回転駆動軸１４には、放射状突起要素５６が設けられ、これは末端プレート５４の二次密封要素５０、５０’と接触するように配置されている。図２は、第二端壁４２の近傍の回転駆動軸１４を取り囲むように設けられたスリーブ５８も示す。スリーブ５８は、回転駆動軸１４との回転において独立しており、一次密封要素４６と接触するように配置されている。スリーブ５８は、一次密封要素４６の過剰な摩耗を防止する材料で形成されていて、それによってその寿命を延長する。

一実施形態によるソケットのより詳細な図が、図３に示されている。炉壁３２は、回転駆動軸１４が炉壁３２を横断できるようにするためのソケット３４を含む。炉側では、回転駆動軸１４には、充填材分配シュートと相互作用するための第二ピニオン３０が設けられている。第二ピニオン３０が回転駆動軸１４から取り外されると、第二端壁４２へのアクセスが可能になり、これも第二端壁４２をソケット３４に接続しているネジ６０をはずすことによって取り外すことができる。これによって一次密封要素４６を露出するが、これは好ましくは、図３に示すように、一対のリングシール６２によって形成されている。一次密封要素４６はその後、容易に検査および／または交換することができる。第二端壁４２、一次密封要素４６、およびスリーブ５８が取り外された状態で、軸受４４へのアクセスが可能になり、これはその後炉内から点検されてもよい。

ソケット３４と回転駆動軸１４の放射状突起要素５６との間に配置された二次密封要素５０も、好ましくは一対のリングシール６２によって形成されている。

図４は、図３のものと類似しているが、しかし一次密封要素４６が緊急密封要素６４によって補完され、好ましくはやはり一対のリングシール６２によって形成されている、さらなる実施形態を示す。このような緊急密封要素６４は、炉側から見たときに、一次密封要素４６の下流側に配置されている。動作時に、一次密封要素４６は炉ガスに曝されるが、一方で緊急密封要素６４は基本的に、一次密封要素４６によって炉ガスから保護されている。炉ガスが緊急密封要素６４に到達できるのは、一次密封要素４６が機能しなくなったときだけである。好ましくは、緊急密封要素６４の不要な摩耗を防止するために、緊急密封要素６４は、通常動作状態では、回転駆動軸１４またはそのスリーブ５８と接触しない。しかし、一次密封要素４６で漏洩が検出されると、緊急密封要素６４が、回転駆動軸１４あるいはスリーブ５８に対する作動位置に移動させられる。

緊急密封要素６４はその後、炉ガスがそれ以上ソケット３４に進入するのを効果的に防止する。これにより、次に予定されている停止まで炉の動作を継続することが可能になり、その停止の間に機能していない一次密封要素４６を交換することができる。したがって、一次密封要素４６を交換するだけのために炉を停止する必要はない。

たとえば、一次密封要素４６の故障は、開放したバイパス弁を通じて漏れるガスによって検出されることが可能である。バイパス弁はその後閉鎖され、緊急密封要素６４に圧力がかけられる。圧力は緊急密封要素６４の内側リップを回転駆動軸１４、１６（またはスリーブ５８）に向かって押す。そのときになって、緊急密封要素６４が緊密となり使用に供される。緊急密封要素６４に圧力がかけられる前は、その内側リップは実際に回転駆動軸１４、１６（またはスリーブ５８）には接触せず、したがって摩耗することはない。

１２ 駆動機構
１４ 第一回転駆動軸
１６ 第二回転駆動軸
１８ 第一モータ
２０ 遊星歯車機構
２２ 第二モータ
２４、２４’ 軸の第一末端
２６、２６’ 第一ピニオン
２８、２８’ 軸の第二末端
３０、３０’ 第二ピニオン
３２ 炉
３４、３４’ 中空ソケット
３６、３６’ ソケットの第一末端
３８、３８’ ソケットの第二末端
４０、４０’ 第一端壁
４２、４２’ 第二端壁
４４、４４’ 軸受
４６、４６’ 一次密封要素
４８ ハウジング
５０、５０’ 二次密封要素
５２ ショルダ
５４ 末端プレート
５６ 放射状突起要素
５８ スリーブ
６０ ネジ
６２ リングシール
６４ 緊急密封要素

Claims (14)

1. 炉、特に高炉用の充填材分配装置において、
   充填材分配シュートと、
   前記充填材分配シュートを回転させるための第一回転駆動軸（１４）、および前記充填材分配シュートの傾斜の角度を変更するための第二回転駆動軸（１６）を備える駆動機構（１２）であって、前記第一および第二駆動軸（１４，１６）が、前記第一および第二回転駆動軸（１４，１６）を駆動するための遊星歯車機構（２０）を通じて第一および第二モータ（１８，２２）にそれぞれ連結されている駆動機構を含み、
   前記第一および第二回転駆動軸（１４，１６）の各々は、前記遊星歯車機構（２０）と相互作用する第一ピニオン（２６，２６′）を備える第一末端（２４，２４′）、および前記充填材分配シュートと相互作用する第二ピニオン（３０，３０′）を備える第二末端（２８，２８′）を有し、前記第二回転駆動軸（１６）の前記第二末端（２８′）は炉壁（３２）を貫通して前記炉内に延在し、一次密封要素（４６′）は前記炉壁（３２）と前記（第２）回転駆動軸（１６）との間に配置され、前記第一回転駆動軸（１４）は第一回転軸を有し、前記第二回転駆動軸（１６）は第二回転軸を有し、
   前記第二回転軸は前記第一回転から間隔をもって平行に配置されていること；
   前記第一回転駆動軸（１４）の前記第二末端（２８）は前記炉壁（３２）を通って炉内へ延びており、一次密封要素（４６）は前記炉壁（３２）と前記第一回転駆動軸（１４）との間に配置されていること；
   前記回転駆動軸（１４，１６）の各々のため、前記炉壁（３２）に中空ソケット（３４，３４′）が用意されており、前記ソケット（３４，３４′）は、前記炉外にあって前記駆動機構（１２）と対向する第一末端（３６，３６′）と、前記炉内にあって前記第二ピニオン（３０，３０′）と対向する第二末端（３８，３８′）とを含み、前記回転駆動軸（１４，１６）は前記ソケット（３４，３４′）を貫通して延在し、前記ソケット（３４，３４′）の前記第二末端（３８，３８′）は第二端壁（４２，４２′）を含み、前記一次密封要素（４６，４６′）は前記第二ピニオン（３０，３０′）と対向するように前記ソケット（３４，３４′）と前記回転駆動軸（１４，１６）との間の前記第二端壁（４２，４２′）に配置され、前記第二ピニオンは前記回転駆動軸に取り外し可能に接続されている、装置。
2. 前記ソケットが概略円筒形である、請求項１に記載の装置。
3. 前記ソケットが、
   前記第二端壁の反対側の第一端壁と、
   前記第一端壁に配置された二次密封要素であって、前記第二ピニオンと対向するように前記ソケットと前記回転駆動軸との間に配置されている、二次密封要素とをさらに含む、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記第一端壁が前記ソケットの前記第一末端に配置されている、請求項３に記載の装置。
5. 前記第一端壁が前記ソケットの前記第二端壁と前記第一末端との間に配置され、前記第一端壁が前記ソケットの前記第一末端と前記第二末端との間のショルダ上にある、請求項４に記載の装置。
6. 前記ソケットが、前記回転駆動軸と前記ソケットとの間の軸受を含み、前記軸受は前記一次密封要素と前記二次密封要素との間に配置されている、請求項３から５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記一次密封要素と連携する緊急密封要素であって、前記第二ピニオンと対向するように前記ソケットと前記回転駆動軸との間に配置され、前記一次密封要素および前記緊急密封要素が互いに所定の距離を空けて配置されている、緊急密封要素をさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記緊急密封要素が通常動作状態の間は休止位置にあり、前記一次密封要素に漏洩が検出された場合に前記緊急密封要素を作動位置に移動させる手段をさらに含む、請求項７に記載の装置。
9. 前記一次密封要素の漏洩を検出する手段をさらに含む、請求項７または８に記載の装置。
10. 前記漏洩を検出する手段が騒音発生検出器を含む、請求項９に記載の装置。
11. 前記第二端壁が前記ソケットに取り外し可能に取り付けられており、前記第二端壁が取り外されると、前記ソケットが前記炉に対向する開口部を有し、前記開口部は前記軸受の外径よりも大きい直径を有する、請求項６に記載の装置。
    
12. 前記第二端壁の近傍の前記回転駆動軸を包囲するスリーブであって、前記回転駆動軸との回転において独立しており、前記一次密封要素と前記回転駆動軸との間に配置されているスリーブをさらに含む、請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
13. 前記一次密封要素およびまたは前記緊急密封要素およびまたは前記二次密封要素がリングシールを含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
14. 前記一次密封要素およびまたは前記緊急密封要素およびまたは前記二次密封要素が一対のリングシールを含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。

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