JP6537533B2 - 冶金反応炉の装入装置のギアボックスアッセンブリ - Google Patents

Description

本発明は、冶金反応炉の装入装置のギアボックスアッセンブリ（assembly；組み立て体）に関する。それは、さらに冶金反応炉の装入装置に関する。

冶金反応炉は、当該技術分野ではよく知られている。これらの反応炉には、一般的には、順番に中間ホッパーからバルク材が供給される装入装置によって上方から重力供給される。装入装置の１つのタイプが、国際出願ＷＯ２０１２／０１６９０２Ａ１に開示されている。ここで、材料は、分配シュートの入口の上方に位置しているフィーダ吐出口を介して供給される。シュートは、フィーダ吐出口が配置された回転可能な支持体に取り付けられている。シュートの２次元の可動性をもたらすために、シュートは、またギアアッセンブリに接続された軸により支持体に対して傾斜角を変えることができる。ギアアッセンブリは、支持体と支持体が回転可能に取り付けられた固定ケーシングとにより形成されたギアボックスの内部に位置している。ギアアッセンブリの保護のために、ケーシングの底部は冷却回路を備えた防熱シールドを有している。シールドは、支持体の下部が配置された中央開口を画成している。この装置全体の構造は、ギアアッセンブリの保護に効果的でありかつ寄与するものであるにも拘わらず、特にケーシング及び／又は支持体が変形した時、反応炉からの熱及び塵がギアボックス内に入ってしまう。

従って、本発明の目的は、ギアアッセンブリのよりよい保護を提供することである。この目的は、請求項１によるギアボックスアッセンブリと請求項１１による装入装置により解決される。

本発明は、冶金反応炉の装入装置のギアボックスアッセンブリを提供する。冶金反応炉は、具体的には溶鉱炉タイプのものである。装入装置は、通常は、バルク材が反応炉に重力供給されるタイプのものである。従って、これらの場合、装入装置は、-少なくとも大部分が-反応炉の上方に設置されることが意図されている。本発明のアッセンブリは、ギアアッセンブリを収納するための固定ケーシングを含み、そのケーシングは中央開口を備えた底部を備えている。用語“固定”は、もちろん、装入装置が反応炉に取り付けられた時の状態を指している。“底”側は、重力供給システムにおいては下側である反応炉と向かい合うギアボックスアッセンブリの側である。一般的には、ケーシングは、ギアアッセンブリを上方、下方及び一側方から保護するように設計されている。もちろん、ケーシングは、ギアアッセンブリの保守及び取り付け・取り外しのための点検口を含んでいてもよい。底部は、反応炉と向かい合っているので、耐火層及び／又は冷却回路のような防熱要素を含んでいてもよい。あるいは、そのような防熱要素を底部の下方に据え付けてもよい。

さらに、ギアボックスアッセンブリは、軸方向を規定する第１軸の周りの回転のためにケーシング内に取り付けられたロータ（rotor；回転子）を含んでおり、ロータはギアアッセンブリ用の支持体を備えており、支持体の下部は中央開口内に配置されている。支持体は、とくに筒状であるが、対称軸に沿って先細りになる形状も含んでいてもよい。通常、支持体は、第１軸に関して対称でありかつ円形断面を有している。しかしながら、断面は、ケーシング内の回転を妨げない限り、例えば（多数の角を備えた）多角形であってもよい。もちろん、ケーシングは、支持体が受容される凹部を有している。支持体は、中央開口を通って下方にある程度突出してもよいが、通常その下方端は開口内にある。

これまで述べた要素の構造は、例えば国際出願ＷＯ２０１２／０１６９０２Ａ１に示された実施形態と本質的に対応している。

本発明によれば、底部は、第１半径まで半径方向に内向きに伸びている第１環状部を含み、下部は第１半径より大きい第２半径まで半径方向に外向きに伸びている第２環状部を有している。ここで“半径方向に”は、軸方向によって定義される座標系を指している。２つの半径の関係は、２つの環状部が軸方向において重なり合うことを意味している。ここで、第２環状部は、第１環状部に隣接して配置されている。これに関連して、“隣接して”は、少なくともギアボックスアッセンブリの寸法と比較して、２つの環状部の間の距離が非常に短いことを意味している。後で説明するように、２つの環状部は互いに接触していてもよい。いずれの場合においても、２つの部分の重なり合いは、ギアボックスアッセンブリの下方からその内部への軸方向に沿う直通の通路（a direct path）が遮られることを意味している。言い換えれば、高温ガス及び／又は塵は、仮にそうなったとしても、ギアボックスアッセンブリ内に入るためにより長い道のりを移動しなければならない。もちろん、第１軸のまわりの妨げられていない回転を許容する以上、第１及び第２環状部は、前記第１軸に関して回転対称である。

高温ガス及び塵に対するよりよい封止を許容するために、第２環状部が第１環状部と滑り接触するようにして配置されるのが好ましい。このことは、ケーシング及び支持体の寸法及びそれらの互いの相対位置が２つの環状部が互いに接触するように選択され、その結果ロータの回転中に、第２環状部が第１環状部に沿って滑ることができることを意味している。

好適な実施形態において、第１環状部は第２環状部の軸方向上方に配置されている。言い換えれば、第１環状部は、ギアボックスアッセンブリの反応炉側からさらに離れている。ここで、またこれ以降、“上方に”、“下方に”、“上向きに”、“下向きに”等のような用語は、ケーシングの底部がその“下”側にある場合における、軸方向を指している。

本発明の興味深い特徴は、炉内圧力が第２環状部に作用して、第２環状部を第１環状部に向けて押すことである。その結果、冶金反応炉内の圧力が増大するので、第１環状部と第２環状部との間の接触圧も増大する。従って、反応炉の圧力が増大する時、封止はより効果的になる。冶金反応炉の圧力は、実際にギアボックスアッセンブリを密閉するために用いられる。

上述の実施形態において、第１環状部が下方突出部を含んでいることが特に好ましい。この下方突出部の存在は、ギアボックスの内部への通路となる可能性のある通路が、第２環状部を通過するために上方に、その後下方突出部を通過するために半径方向に内方にかつ場合により下方に、そして最後に再び上方に通じることを意味している。この場合、通路はかなり長くかつより複雑であるので、ギアボックスアッセンブリの内部が効果的に保護される。特に、下方突出部は第２環状部に上方から接触していてもよい。

第１環状部は、第２環状部と滑り接触するように配置されたリング要素を含んでいる。そのようなリング要素は、通常は別々に製造され、その後ケーシングの底部に取り付けられる。リング要素の材料は、多分滑り接触に最適であるように選択される。リング要素は、多分、少なくとも反応炉からの適度に高い温度にさらされるので、その材料はそのような温度に抗するように選択されるべきである。第１環状部のリング要素は、少なくとも部分的に真ちゅうから作られていることが特に好ましい。この材料は、特によい滑り性を有している。もちろん、異なる材料をリング要素に組み合わせてもよい。代わりに又は追加として、第２環状部が、好ましくは硬質金属又はセラミック材から作られたリング要素を含んでいてもよい。

ある実施形態において、リング要素は、少なくとも間接的にケーシングの底板に接続されている。そのような底板は、もちろんケーシングの底部領域に位置し、通常は第１軸と垂直な面に沿って伸びている。底板は、金属、例えば鋼鉄から作られてもよい。また、底板は、溶接又は当該分野で知られた他の技術により接続された個々の要素から構成されてもよい。

これに関連して、リング要素が中板を介して底板と接続されていることが好都合である。この中板は、底板及び／又はリング要素に着脱自在に取り付けられていてもよい。このことは、保守又は交換が必要な場合、リング要素の底板からの取り外しを容易にする。

第１環状部と第２環状部との間に潤滑剤が存在することが非常に好ましい。また、この場合、接触が潤滑剤の層を介して成立している場合、２つの環状部は互いに接触していると見なされる。潤滑剤は、少なくとも室温においては半流動体又はペースト状であることが好ましい。潤滑剤の機能は、特にそれがグリースである場合、一方では２つの部分の間の摩擦を減らし、他方では少なくとも部分的には封止性を高める。２つの部分の間に潤滑剤が存在する場合、塵や高温ガスが通過することができない。もちろん、塵は、ある程度潤滑剤により束縛される。

潤滑剤のよりよい封じ込め及び／又は拡散をもたらすために、第１環状部が少なくとも１つの潤滑剤のための溝（channel）を有していることが好ましい。そのような溝は、通常は、第２環状部と接触する第１環状部の表面に配置されている。もし、リング部材が上述の如く採用される場合、溝はリング部材上に配置される。

好ましくは、ギアボックスアッセンブリは、少なくとも１つの溝に接続された１つの供給管を有している。このことは、装入装置の運転中に潤滑剤の供給を大いに促進する。そのような供給管は、具体的には、本質的に半径方向に伸びている。もちろん、異なる位置にある溝と接触する複数の供給管を採用してもよい。

好適な実施形態において、第２環状部は、上方に延在する先端部のそばで半径方向外側において区切られている。一方では、そのような先端部（ノーズ部分）は、高温ガス及び／又は塵の経路の長さをさらに増大させ、その結果“ラビリンス（labyrinth）”効果を高める。他方では、潤滑剤が第２環状部の上側に配置されている場合、そのような先端部は不必要な潤滑剤損失を防止する。環状部は、反応炉の近くにあるので、常温では高い粘性又はペースト状の潤滑剤が流体になるような高い温度にさらされる。そのような先端部は、一般的には、第２環状部の半径方向に外向きに伸びた部分の上に配置される。従って、潤滑剤は、先端部のそばの外側でかつ通常は支持体の垂直方向伸長壁のそばの内側に入っている。

本発明は、さらに冶金反応炉の装入装置を提供する。装入装置は、上述した本発明によるギアボックスアッセンブリと、支持体に取り付けられかつケーシング内に配置されたギアアッセンブリとを含んでいる。従って、ギアアッセンブリは、ロータの一部であり、支持体と一緒に回転する。ケーシング及び支持体は、ここではギアボックスアッセンブリの一部として定義されているが、ケーシング内のギアアッセンブリはギアボックスの一部とみなされる追加のケーシング部品を含んでいてもよい。

さらに、装入装置は、支持体に取り付けられかつ第２軸の周りで傾斜する傾斜軸を介してギアアッセンブリに接続されたシュートであって、そのシュートの上部入り口が支持体内に配置されたフィーダ吐出口を介して供給を受けるように配置されているシュートを含んでいる。シュート及びフィーダ吐出口の構造は、国際出願ＷＯ２０１２／０１６９０２Ａ１に示された実施形態と本質的に対応している。
フィーダ吐出口は、一般的には、ケーシングの上部開口を通って支持体の中へ下方に伸びている。バルク材は、フィーダ吐出口の中へ供給され、重力によりシュートの上部入り口の中へ下方に落下する。その時、シュートは、材料を支持体の回転位置とシュート自身の傾斜位置により特定可能な位置まで案内する。装入装置は、追加の部品、例えばフィーダ吐出口の周りに置かれた冷却フード、冷却回路及び／又はケーシングの底部を保護する耐火層等を含んでいてもよい。

ここで、本発明の詳細を、図面を参照して説明する。
本発明による装入装置の一部の断面斜視図である。 図１の装入装置の詳細の拡大図である。 変形状態にある図１の装入装置の一部の断面斜視図である。

図１は、冶金反応炉の装入装置１の一部を示している。装入装置１は、大部分が垂直軸Ａに関して対称であるギアボックスアッセンブリ２を含んでいる。図１は全体としておおよそ円弧状であるアッセンブリ２全体の約６０度の円弧状部分だけを示していることが理解される。ギアボックスアッセンブリ２は、ギアアッセンブリ（図示されていない）を収納するための固定ケーシング３を含んでいる。ケーシング３は、頂部３．１と側部３．２と底部３．３とを含んでいる。図示の実施形態においては、頂部３．１と側部３．２は１つの部分として形成され、底部３．３がそれらに取り付けられている。しかしながら、他の構造も可能である。ケーシング３の全体形状は環状であり、側部３．２の形状は筒状である。底部３．３は、本質的に軸Ａに対して直角に配置された底板６を含んでいる。底板６の半径方向内側は、本質的に軸Ａに対して直角に伸びる中板７である。中板７の半径方向の最も内側の部分において、その下面に真ちゅうリング８が固定されている。両板６，７は、円弧状部分から構成されているが、それらは１つの部分として形成されることができる。中板７は底板６とリング８にボルトにより容易に解体可能に取り付けられている。
中央開口９を画成している底部３．３は、運転状態において反応炉（図示されていない）に向かい合っている。底板６の下方には、ここで詳細が描かれない冷却システムと耐火層を含む下方熱シールド１２が取り付けられている。

ギアアッセンブリの筒状支持体４は、頂部３．１の近くに配置されているローラーベアリング（ころ軸受）５によってケーシング３に取り付けられている。支持体４の下部４．１は、開口９内に配置されている。この下部４．１において、支持体４は、半径方向に外向きに伸びているフランジ部１０．１を備えたフランジ部材１０を含んでいる。フランジ部材１０は、例えば鋼鉄のような耐摩耗性材料から作られている。図１及び図２における拡大図から分かるように、フランジ部１０．１は、中板７及びリング８の内側半径よりも大きい半径まで半径方向に伸びている。従って、これらの要素７，８，１０は、軸方向に重なり合っている。さらに、リング８は、中板７から下方に伸びている。従って、リング８がフランジ部材１０と接触しなくても、ギアボックスアッセンブリ２の下面からその内部への通路は複雑でかつ長く、その結果として塵及び／又は高温ガスは容易に内側に入ることができない。

この効果は、グリース（図示されていない）がリング８とフランジ部１０．１との間に配置され、それによりこれらの要素８，１０．１が互いに滑り接触しているという事実により大きく改善される。グリースは、一方では潤滑剤としての役割を果たし、他方では封止媒体として機能する。グリースは複数の供給管１１を介して供給され、供給管の１つが図１及び２に示されている。各供給管１１は、リング８の周りを環状に取り巻く溝８．１（図２を参照）に接続されている。溝８．１の機能は、リング８とフランジ部材１０のフランジ部１０．１との間の接触面にグリースを供給し、またそれを円周方向に分配することである。グリースは、室温ではペースト状であるが、冶金反応炉の運転中に生じる高い温度においては、液体になりかつやや薄くなる。そのような高い温度は、通常の運転条件では最高２００℃までである。液化したグリースが半径方向に外向きに流れて失われてしまうことを防止するために、フランジ部材１０は、フランジ部１０．１の半径方向の最も外側の部分に、封じ込め部を形成する上向き先端部１０．２を含んでいる。

図１は、通常の作動圧力下におけるギアボックスアセンブリ２の構成要素を示しているが、図３は、高圧力下における変形状態を示している。特にアッセンブリ２の半径方向内側の部分に影響する冶金反応炉の圧力は、頂部３．１の外側部分と比べて内側部分の上昇をもたらす。従って、軸受５及び支持体４は持ち上げられる。しかしながら、支持体４の一部であるフランジ部材１０のフランジ部１０．１はリング８の下に配置されているので、持ち上げはフランジ部材１０のリング８からの分離をもたらさない。それどころか、これらの２つの部分８，１０は、さらにいっそうきつく一緒に押し付けられる、すなわち封止効果は温度が上昇するほど大きくなる。図３から分かるように、中板７及びリング８がフランジ部材１０により持ち上げられるので、底板６も変形させられる。供給管１１は溝８．１と接触し続けるために十分柔軟であるので、グリースは高温の下であっても供給される。

ギアボックスアッセンブリ２の変形が誇張された方法で図３に示されていることが理解される。しかしながら、フランジ部材１０とリング８の封止効果がこれらの要素８，１０が互いに滑り接触している時に大いに改善されるので、変形でさえも接続を改善するのに役立つということはかなり大きな利点である。

１ 装入装置
２ ギアボックスアッセンブリ
３ ケーシング
３．１ 頂部
３．２ 側部
３．３ 底部
４ 支持体
４．１ 下部
５ 軸受
６ 底板
７ 中板
８ リング
８．１ 溝
９ 中央開口
１０ フランジ部材
１０．１ フランジ部
１０．２ 先端部
１１ 供給管
１２ 熱シールド

Claims (11)

1. 中央開口（９）を備えた底部（３．３）を含み、ギアアッセンブリを収納するための固定ケーシング（３）と、下部（４．１）が中央開口（９）内に配置されているギアアッセンブリ用の支持体（４）を含み、
   軸方向を規定する第１軸（Ａ）の周りの回転のために固定ケーシング（３）内に取り付けられたロータと、
   底部（３．３）が、半径方向に内向きに第１半径まで伸びている第１環状部（６，７）を含み、かつ
   下部（４．１）が、半径方向に外向きに第１半径よりも大きい第２半径まで伸びている第２環状部（１０．１）を有し、第２環状部（１０．１）が軸方向において第１環状部（６，７）の下方に隣接して配置され、かつ
   第１環状部（６，７）が、第２環状部（１０．１）と滑り接触するようにして配置されたリング要素（８）を含んでいる、
   冶金反応炉の装入装置（１）のギアボックスアッセンブリ（２）。
2. 第２環状部（１０．１）が第１環状部（６，７）と滑り接触するようにして配置されていることを特徴とする、請求項１に記載されたギアボックスアッセンブリ。
3. 第１環状部（６，７）が半径方向の最も内側の部分に下方に突出するリング要素（８）を含んでいることを特徴とする、請求項１又は２に記載されたギアボックスアッセンブリ。
4. リング要素（８）が少なくとも部分的に真ちゅうから作られていることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載されたギアボックスアッセンブリ。
5. 第１環状部（６，７）が固定ケーシング（３）の底板（６）と底板（６）の半径方向内側に設けた中板（７）を含み、
   リング要素（８）が少なくとも間接的に底板（６）に接続されていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれかに記載されたギアボックスアッセンブリ。
6. リング要素（８）が中板（７）を介して底板（６）に接続されていることを特徴とする、請求項５に記載されたギアボックスアッセンブリ。
7. 潤滑剤が第１環状部（６，７）と第２環状部（１０．１）との間に配置されていることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載されたギアボックスアッセンブリ。
8. 第１環状部（６，７）が少なくとも１つの潤滑剤のための溝（８．１）を有していることを特徴とする、請求項７に記載されたギアボックスアッセンブリ。
9. 少なくとも１つの供給管（１１）が少なくとも１つの溝（８．１）に接続されていることを特徴とする、請求項８に記載されたギアボックスアッセンブリ。
10. 第２環状部（１０．１）が半径方向外側において上方に延在する先端部（１０．２）により区切られていることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載されたギアボックスアッセンブリ。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載されたギアボックスアッセンブリ（２）と、
    支持体に取り付けられかつ固定ケーシング（３）内に配置されたギアアッセンブリと、
    支持体（４）に取り付けられかつ第２軸の周りで傾斜する傾斜軸を介してギアアッセンブリに接続されたシュートであって、その上部入り口が支持体（４）内に配置されたフィーダ吐出口を介して供給を受けるように配置されているシュート、
    を含む、冶金反応炉の装入装置（１）。

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