JPH04230827A - 高炉の仕込面の上方でガス試料を採取しかつ熱測定するための探針 - Google Patents

高炉の仕込面の上方でガス試料を採取しかつ熱測定するための探針

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JPH04230827A
JPH04230827A JP3125628A JP12562891A JPH04230827A JP H04230827 A JPH04230827 A JP H04230827A JP 3125628 A JP3125628 A JP 3125628A JP 12562891 A JP12562891 A JP 12562891A JP H04230827 A JPH04230827 A JP H04230827A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は高炉の仕込面の異なる位置で、同
時にガス試料の採取と熱測定を行うために、一連のオリ
フィスが付いた探針アームを具備し、その際前記アーム
が炉の半径よりも長く、しかもこのアームが炉壁の開口
部を貫通して、炉の中心領域から炉の外側まで延びるよ
うに配置した、高炉の仕込面の上方でガス試料の採取と
熱測定を行うための探針に関する。
【０００２】上述の型の探針については、今までに本質
上二種類の型、すなわち固定式と炉壁を通して引っ込み
が可能な式とか周知であった。仕込面の上方を移動でき
ない固定式では、仕込物の落下軌道を混乱させることと
、仕込物の衝撃に暴露されて磨耗の早いのが欠点である
。半径方向に移動できる式では、２回の仕込サイクルの
間に炉内へ挿入し、つぎの仕込サイクルときにはこれを
引っ込めている。これらの探針には固定式探針の欠点は
ないものの、探針を移動させる手段と、炉壁にあけた探
針用の開口部をシールする手段を必要とする。その上こ
れらの手段を行うための操作が時間のロスになる。
【０００３】米国特許第４，０６１，０３６号はピボッ
ト運動をする改良型探針を提案している。この探針のア
ームを炉の頂部壁の傾斜した部分を貫通する垂直棒に固
定し、垂直軸の周りにアームをピボット運動させる手段
をこの軸に付ける方法である。この運動の結果として、
水平の探針アームが仕込面を掃気するような運動効果を
生ずるこの探針はその全掃気面に渡って測定ができる利
点を持つのに対して、他の探針は半径ライン方向の測定
だけが可能である。その上探針アームは炉壁に極めて近
い回避位置へ迅速に移動できて、この位置へくると仕込
を妨害することもないし、仕込物の落下軌道に暴露され
ることもない。しかし探針の保守、特に熱電対の交換と
、ガス試料採取用の管の掃除とには探針全体を分解必要
があって、この分解は炉壁の傾斜部分にあけた開口部を
通して垂直方向に行う必要があるために、益々困難な作
業になる。
【０００４】従来から知られている探針は、炉毎に異な
る仕込時のプロフィールに合致させることができない欠
点を持っている。その結果試料採取と熱測定を行う高さ
が、測定用オリフィス毎に変わるので、測定値を判断す
るときに誤差を生じる。
【０００５】本発明の目的は前文に記載した型の新規な
探針を提供することであって、換言すれば熱電対の交換
が容易な上に探針を分解せずとも、つまったガス試料の
採取管が迅速に掃除できることと、探針アームの傾斜を
仕込物のプロフィールに適合できることと、仕込プロセ
スを妨害することなしに探針アームを回避位置まで迅速
に移動することが可能な探針を提供することにある。
【０００６】この目的を達成するために、本発明は前文
に記載した型の探針を提案するもので、その本質的な特
徴としては、開口部が炉壁へ一体に接続した支持フープ
で取巻かれているとともに、間に探針アームを支持した
２本の平行アームが関節付けされた、直径方向に向い合
った外側ジャーナルを具備することと、前記フープと探
針アーム外側端間に坦持された少なくとも１個のアクチ
ュエータの作用で、アームが前記フープの中心の周りに
可動なことと、本アームがフープの内面上を気密を保ち
つつ摺動する円形面を備えていることを実質上の特徴と
して挙げることができる。
【０００７】探針アームの外側端を、２本のアームに一
体に接続した上、さらにアクチュエータを関節付けした
懸架カラーで保持するのが好ましい。
【０００８】好ましい第１の実施態様によれば、支持フ
ープを炉壁と一体に接続した転がり接触ベアリングブロ
ックに作り、可動リングにジャーナルを付けて、モータ
の作用で固定リングの周りに回転できるようにする。探
針アームが回転軸に相当する位置以外の角位置を占める
ときは、この回転によって探針アームが歳差運動をして
、双曲面に相当する面を描くことになる。その結果測定
するために探針アームは投入スロープに平行に傾斜し、
歳差運動をするにつれて、仕込物が描く落下軌道から防
護するために、側方の回避位置へ離れて位置するように
なる。
【０００９】投入スロープの角度に応じて、炉の直径方
向に関して異なる方向に、転がり接触ベアリングブロッ
クを配置することができる。本ブロックは回転軸が水平
な上に、炉に対して直径方向になるように配置できる。 本ブロックはまたその軸が水平で、転がり接触ベアリン
グブロックの中心を通る、炉の直径方向の軸に対して鋭
角を形成するようにも配置できる。
【００１０】本転がり接触ベアリングブロックはまたそ
の回転軸が垂直面内で水平に対して鋭角を形成して、炉
の中心に対して持ち上がるように傾斜させることもでき
る。
【００１１】また別の実施態様によれば、一対の外側ジ
ャーナルの外に、さらに外側ジャーナルとクロス状に配
置した一対の内側ジャーナルを備えて、炉壁へ一体に接
続した内側フープの上でピボット運動する外側フープ付
きの自在継手の機能を持つ二重フープに支持フープを作
ることもできる。
【００１２】これ以外の特徴と特性については、添付図
面を参照しつつ、以下に記載する若干の実施態様につい
てさらに詳細に説明しよう。
【００１３】図１の（Ｂ）は二つの異なる傾斜位置にあ
る、本発明による探針の第１の実施態様を示す図面であ
る。
【００１４】図１の（Ａ）は本発明の探針の懸架装置の
詳細を示す垂直断面図である。
【００１５】図２は本探針の外部と、その懸架装置を示
す図面である。
【００１６】図３の（Ａ）は本発明の探針の第２の実施
態様を示す図面である。
【００１７】図３の（Ｂ）は、図３の（Ａ）の断面Ｂ−
Ｂを示す図面である。
【００１８】図４は第１の作動方式を示す垂直投影図で
ある。
【００１９】図５は第１の作動方式を示す、軸方向の投
影図である。
【００２０】図６は第１の作動方式を示す水平投影図で
ある。
【００２１】図７は第１の作動方式を示す透視図である
。
【００２２】図８から図１１は、図４から図７に対応す
る、第２の作動方式を示す図面である。
【００２３】図１２から図１５は、図４から図７に対応
する、第３の作動方式を示す図面である。
【００２４】図１６は第４の作動方式を示す水平投影図
である。
【００２５】図１７は図１６の（Ｃ）方向の垂直投影図
である。
【００２６】図１８は図１６の（Ｂ）方向の垂直投影図
である。
【００２７】図１９は図１６の（Ａ）方向の垂直投影図
である。
【００２８】図２０は図１６の作動方式を示す透視図で
ある。
【００２９】図１の（Ａ）と（Ｂ）は、高炉２４の仕込
面の上方に坦持された、本発明の探針２２の第１の実施
態様を示す。本高炉は特に”Ｖ形”仕込プロフィールで
操業するもので、換言すれば仕込面の中心から壁に向か
って、投入スロープがＶ形になったものである。本探針
２２は特に探針アーム２６を分解せずに、炉外から熱電
対と、試料採取用の機械管へ接近して、これを取外すこ
とができるように設計した直線状の探針アーム２６から
本質上構成される。
【００３０】本発明によれば、図１に例示したアーム２
６の二つの異なる角位置で示される投入スロープの傾斜
に従った、試料採取／測定位置へ傾斜させるために、探
針アーム２６に懸架装置を取付ける。
【００３１】本探針アーム２６は炉２４の壁２８にあけ
た開口部を貫通して、炉の中心領域まで延びる。アーム
２６の支持は、開口部３０のエッジと壁２８へ一体に接
続した支持フープ３２で行う。
【００３２】図１に示した実施態様では、開口部３０の
エッジへ一体に接続した固定リング３４と、ボールある
いはローラのような周知の転がり接触の軸受け手段で、
固定リング３４の周りに回転自在に付けた可動リング３
６とを備えた転がり接触ベアリングブロックで本支持フ
ープ３２を構成する。本可動リング３６は、図示してい
ないアクチュエータを用いて、リング３４の周りに回転
させる。この目的のために、可動リングに歯のあるリン
グを付けて、これを図示していない駆動用ピニオンとか
み合わせることができる外側の可動リング３６には、２
本の直径方向に向い合った側方ジャーナル３８、４０を
付けて、探針アーム２６の両側に平行に延ばして、探針
アーム２６の外周部分に付けた懸架カラー４６でアーム
へ一体に接続した２本のアーム４２、４４をこのジャー
ナル上へ関節付けする。懸架カラー４６と可動リング３
６間に坦持された油圧アクチュエータ４８によって、図
１の通りに探針アーム２６がジャーナル３８、４０の軸
の周りに傾いて、その結果炉中のアーム２６の傾斜が変
わる。
【００３３】炉２４の内側と外側の間のシールは、この
場合には探針アーム２６へ一体に接続され、曲率中心が
リング３６の回転中心に相当するとともに２本のジャー
ナル３８、４０の軸上にも位置する、ボールソケット型
継手によって行う。ブロック３２の固定リング３４の内
面を、同じ曲率中心を持つ球形すべり面に設計して、リ
ング３６が回転したときと、探針アーム２６がジャーナ
ル３８、４０の軸の周りにピボット運動をしたときに、
セグメント５０がこの摺動面上を気密を保って動けるよ
うにする。この目的のために、リング３４の摺動面に周
知のグランドパッキングを付けることもできる。ここで
セグメント５０はガイド機能と、シール機能を持ってい
るだけで、支持機能を全く欠いていることに注意すべき
で、この支持機能は探針アーム２６を坦持する２本のア
ーム４２、４４と協力する転がり接触ベアリングブロッ
ク３２が全部担当する。
【００３４】図３の（Ａ）は探針アーム２６用の懸架装
置の第２の実施態様を示したものである。第１の実施態
様の通り、開口部のエッジへ一体に接続した支持フープ
５２の側方ジャーナル３８、４０へ関節付けした２本の
アーム４２、４４で探針アーム２６を支持し、このとき
のガイドとシールは、支持フープ５２の内側の球形摺動
面上を動く球形セグメント５０で同じように実現する。 しかし図１の実施態様とは対照的に、支持フープ５２を
転がり接触ベアリングブロックでなしに、自在継手とし
て設計する。図３の（Ｂ）に示した通り、支持フープを
ジャーナル３８、４０付きの外側フープと、開口部３０
のエッジへ一体に接続、固定した内側フープ５６とから
構成する。このとき外側フープ５４を、ジャーナル３８
、４０とクロス状に配置した２本のジャーナル５８、６
０で、内側フープ５６へ接続する。従って外側フープ５
４は内側フープ５６に対して、ジャーナル５８、６０の
軸の周りに、矢印６２で示す通りにピボット回転ができ
ることになる。これとは独立して、探針アーム２６はジ
ャーナル３８、４０の周りに、矢印６４で示す通りピボ
ット運動ができる。これら２種類のピボット運動は、図
示していないが図１のアクチュエータ４８類似の油圧ア
クチュエータによって起こる。ここで外側フープ５４が
内側フープ５６に対してピボット運動をするためには、
両者の接触面が球形をしていて、その曲率中心として、
４本のジャーナルの２軸間の交点を持つ球形である必要
がある。したがってこのピボット運動が可能なために、
炉内において探針アーム２６は水平または垂直の任意の
勾配を占めることができる。
【００３５】図１の実施態様で使用する探針の第１の使
用形式を、図１に示した二つの角位置について説明する
。図４に示した位置６６は、投入スロープが極めて急な
仕込プロフィールに対応するものである。採取／測定に
は、アクチュエータ４８を操作して懸架ジャーナル３８
、４０の周りにピボット運動させて、探針アーム２６を
投入スロープに平行に配置する。採取／測定が終了する
と、仕込物の軌道と、炉の中央付近で一般的な高温から
防護するために、探針アーム２６を回避位置へ移動させ
る。このためには懸架ジャーナルに対する探針アーム２
６の角位置を変えずに、支持フープ３２の可動リング３
６を１／４回転だけ回転させる。軸Ｘの周りにこのよう
にリング３６を回転させると、図７に示す通り、双曲面
に相当する軸Ｘの周りに探針アーム２６が円錐歳差運動
を描く。このとき探針２６の鼻は、図６に示した回避位
置６６’に相当する水平位置に来るまで、図５に示す通
り円６８の１／４周を描く．このとき図４の採取／測定
位置での探針アーム２６の傾斜が大きいほど，図６の回
避位置はより壁に接近するが，それは図５に示す通り、
探針２６の鼻が描く円６８の半径がアームの傾斜に比例
して増大するためである。
【００３６】投入スロープの傾斜が緩やかな仕込面での
採取／測定をする場合には、探針アーム２６を、たとえ
ば図４の参照番号７０で示す位置まで上昇させることが
できる。しかし図５に示した通り、傾斜の緩い、たとえ
ば位置７０まで探針アーム２６をあげることは、探針ア
ームの鼻をＸ軸の周りにピボット運動させたとき、探針
アームの鼻が描く円７２の半径を減少させる結果になる
。このことはすでに図６で確認した通り、回避位置７０
′が炉壁から離れすぎていることを意味する。しかし一
度回避位置７０′へくると、軸Ｘに対する角を増大して
、たとえば図６の位置６６′のように、炉壁へ十分接近
するまでアーム２６をビボット運動させるために、アク
チュエータ４８を使用してジャーナル３８、４０の軸の
周りに、水平にピボット運動させるだけで十分であって
、別にこのために問題が起こることはない。
【００３７】探針アーム２６のピボット運動と回転運動
が可能になった、図１に示した実施態様は、違った仕込
プロフィール、換言すれば多かれ少なかれ勾配の異なる
投入スロープで操業する高炉向けに特に設計したもので
ある。しかし高炉が常に同じ投入スロープで操業してい
るときは、アーム２６をジャーナル３８、４０の周りに
ピボット運動できるようにする必要がないことになる。 その場合には、投入スロープの角に相当する軸Ｘに対し
て、与えられた傾斜を持つ可動リング３６に、探針アー
ム２６を一体に接続することが可能になる。
【００３８】図４から図７についてすでに説明した通り
、投入スロープが急であって、探針アーム２６が位置６
６を占めるときは、採取／測定位置から回避位置へアー
ムの位置を変更するためと、その逆のために、ジャーナ
ル３８、４０の周りにアーム２６をピボット運動させる
必要はない。これに反して、図４に７０で示した傾斜の
緩い位置を探針アーム２６が占めるときは、軸Ｘの周り
にアーム２６を回転させるだけでは、炉壁へ十分接近し
た位置へ探針アームを移すのに十分ではなくて、軸Ｘに
ついての傾斜を増大するためには、これらの支持ジャー
ナル３８、４０の周りのアーム２６のピボツト運動に頼
らねばならない。
【００３９】図８から図１５は、探針アーム２６をピボ
ット運動させる必要など全然なしに、本間題を克服して
仕込物の落下軌道の外側にある回避位置へ探針を移動さ
せるために、探針を坦持する二つの方法を示す。
【００４０】図４に示した探針７０の傾斜に実質上相当
する傾斜角の位置７４にある、探針アーム２６を示した
のが図８である。図８から図１１の実施態様にあっては
、図６で位置７０′から位置６６′まで探針アームを移
動させる目的のピボット付けの代りに、これに対応する
支持フープ３２を配置して、図１０に示す通り回転軸Ｘ
が、垂直の直径面に対して鋭角αを作るようにする。 その結果探針アーム２６の鼻が採取／測定位置７４と回
避位置７６間でピボット運動するときは探針アーム２６
の鼻が９０度以上の円７８（図９参照）の弧を描き，探
針アーム２６は図１１に示す通り双曲面を生成する。本
実施態様では、投入スロープが急なほど、角αが小さく
なる。
【００４１】図１２から図１５までの配置をしても、図
８から図１１の配置と同じ結果が達成できる。すなわち
図１２によれば、採取／測定位置にある探針アームの位
置８０は実質状図８の位置７４に相当し、同様に回避位
置８２は実質上図１０の回避位置７６に相当する。しか
し図１４に示す通り、回転軸Ｘが図１０の場合と異なっ
て直径面に残るが、図１２に示す通り、支持フープ３２
の回転軸Ｘは、中心に向かって上昇させたとき、直径面
内で水平に対してβの角を作るような位置にくる。軸Ｘ
をこのように配置することの効果は図１３から明らかで
あって、この図をみれば探針アーム２６の鼻が描く円８
４の半径は、角βの大きさに比例して増大するが、この
ことは図１４に示した回避位置８２へくると、探針アー
ムが垂直の直径面から一層離れることを意味している。 図８から図１１までの実施態様に示す通り投入スロープ
の勾配の増大に比例して、角βを減少させることができ
る。
【００４２】図３に示した実施態様の行動の可能性を示
す機能図は不用である。図３の（Ｂ）に示したカルダン
型の自在継手は投入スロープとは無関係に、探針アーム
２６を任意の角位置に配置することができる。
【００４３】もし炉が永久に同じ仕込プロフィールで操
業する場合には、図１の実施態様に従うが、カルダン型
自在継手を、ジャーナル３８、４０の周りだけでピボッ
ト運動する懸架装置で置換して図３の実施態様を簡略化
すること、換言すればジャーナル５８、６０なしに２個
の代りに１個だけの懸架フープで間に合わすことができ
る。図１６から図２０はこのような簡略化した実施態様
向けの探針アーム２６の運動を示す機能図を示したもの
である。これらの図は、採取／測定位置８６と、水平位
置である回避位置８８にある探針アームを示す。この簡
略化した実施態様では、ジャーナル３８、４０の周りの
ピボット軸が、投入スロープの勾配の関数として、水平
に対して傾斜するように懸架装置を設計する。その結果
ジャーナル３８、４０の周りにピボット運動して、図２
０の透視図通り傾斜面を掃気しながら、探針アーム２６
は採取／測定位置８６と回避位置８８間を移動する。
【００４４】採取／測定位置にあるときの探針アームの
傾斜と，投入スロープの角度を示したのが図１９である
。これらの角度はそれぞれＣとＤ方向の斜視図のために
、図１７と図１８では大きくなっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ｂ）は二つの異なる傾斜位置にある、本発明
による探針の第１の実施態様を示す。（Ａ）は本発明の
探針の懸架装置の詳細を示す。
【図２】本探針の外部と、その懸架装置を示す。
【図３】（Ａ）は本発明の探針の第２の実施態様を示す
。（Ｂ）は図３の（Ａ）の断面Ｂ−Ｂを示す。
【図４】第１の作動方式を示す垂直投影図である。
【図５】第１の作動方式を示す、軸方向の投影図である
。
【図６】第１の作動方式を示す水平投影図である。
【図７】第１の作動方式を示す透視図である。
【図８〜１１】図４から図７に対応する、第２の作動方
式を示す。
【図１２〜１５】図４から図７に対応する、図３の作動
方式を示す。
【図１６】第４の作動方式を示す水平投影図である。
【図１７】図１６の（Ｃ）方向の垂直投影図である。
【図１８】図１６の（Ｂ）方向の垂直投影図である。
【図１９】図１６の（Ａ）方向の垂直投影図である。
【図２０】図１６の作動方式を示す透視図である。
【符号の説明】
２６　　探針アーム ２８　　炉壁 ３０　　開口部 ３２　　支持フープ ３８　　外側ジャーナル ４０　　外側ジャーナル ４２　　平行アーム ４４　　平行アーム ４８　　アクチュエータ ５２　　支持フープ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　高炉の仕込面の上方でガス試料を採取
    しかつ熱測定のための探針であって、仕込面の異なる場
    所において、ガス試料の採取と熱測定を同時に行うため
    の一連のオリフィスを備えた探針アーム（２６）を含み
    、このアームは炉の半径よりも大きい長さを有して炉の
    中央領域から炉の外側まで炉壁（２８）の開口部（３０
    ）を通って延びるように配置されている探針において、
    炉壁（２８）へ一体に連結されかつ二つの直径的に対向
    した外方ジャーナル（３８）、（４０）を備えた支持フ
    ープ（３２）、（５２）によって前記開口部（３０）は
    囲まれており、前記外方ジャーナル（３８）、（４０）
    に二つの平行なアーム（４２）、（４４）が関節付けさ
    れており、該アームはそれらの間に探針アーム（２６）
    を支えており、前記アーム（２６）は、前記フープ（３
    ２）、（５２）と該アーム（２６）の外端との間に装着
    された少なくとも一つのアクチュエータ（４８）の作用
    下に、前記フープ（３２）、（５２）の中心のまわりで
    動くことができ、前記アームは前記フープ（３２）の内
    方面上を密封的に動く円形摺動面を含むことを特徴とす
    る高炉の仕込面の上方でガス試料を採取し、熱測定を行
    うための探針。
  2. 【請求項２】　　該探針アーム（２６）の外端が、２本
    のアーム（４２）、（４４）が一体に接続され、さらに
    前記アクチュエータ（４８）が関節付けされた懸架カラ
    ー（４６）で支持されることを特徴とする請求項１の探
    針。
  3. 【請求項３】　　該支持フープ（３２）が、炉壁（２８
    ）へ一体に接続された固定リング（３４）を含む転がり
    接触ベアリングブロックであって、可動リング（３６）
    が前記ジャーナル（３８）、（４０）を備えて、モータ
    の作用で固定リング（３４）の周りを回転可能であるこ
    とを特徴とする請求項１の探針。
  4. 【請求項４】　　前記転がり接触ベアリングブロックを
    、回転軸Ｘが水平かつ炉に対して直径の関係になるよう
    に配置することを特徴とする請求項３の探針。
  5. 【請求項５】　　前記支持フープ（５２）が前記一対の
    外側ジャーナル（３８）、（４０）と、さらに外側ジャ
    ーナルに対してクロス状に配置した前記一対の内側ジャ
    ーナル（５８）、（６０）とを備えて、炉壁（２８）へ
    一体に接続された内側フープ（５６）上でピボット運動
    をする外側フープ（５４）を具備する自在継手の機能を
    持つ、二重フープであることを特徴とする請求項１の探
    針。
  6. 【請求項６】　　高炉の仕込面の上方でガス試料を採取
    しかつ熱測定を行うための探針であって、仕込面の異な
    る位置においてガス試料の採取と熱測定を同時に行うた
    めに、一連のオリフィスが付いた探針アーム（２６）を
    備え、前記アームが炉の半径より長くて、炉の中央領域
    から炉の外側まで炉壁（２８）の開口部を貫通して延び
    るように配置した探針において、前記開口部（３０）が
    炉璧（２８）へ一体に接続した固定リング（３４）と、
    モータの作用で固定リング（３４）の周りに回転できる
    可動リング（３６）と、探針アーム（２６）を可動リン
    グ（３６）に固定する手段と、探針アーム（２６）へ一
    体に接続されて、固定リング（３４）の同じく球状の内
    面と気密を保ちながら動く、周囲に摺動面を持つ球状セ
    グメント（５０）とを具備する転がり接触ベアリングブ
    ロック（３２）によって囲まれていることを特徴とする
    探針。
  7. 【請求項７】　　前記転がり接触ベアリングブロック（
    ３２）を、回転軸Ｘが水平で、転がり接触ベアリングブ
    ロック（３２）の中心を通る炉の直径軸に対して鋭角α
    を形成するように配置することを特徴とする請求項６の
    探針。
  8. 【請求項８】　　前記転がり接触ベアリングブロック（
    ３２）を、回転軸Ｘが垂直面内で水平に対して鋭角βを
    形成して傾斜して、炉の中心に向かって持ち上がるよう
    に配置することを特徴とする請求項６の探針。
  9. 【請求項９】　　”Ｖ形”仕込プロフィールを備えた高
    炉の仕込面で、試料を採取／測定するための請求項１か
    ら８のいずれかの探針の応用。
  10. 【請求項１０】　　探針アーム（２６）が試料採取し／
    測定する位置で、投入スロープの勾配に平行に傾斜して
    いる請求項９による応用。
JP3125628A 1990-03-07 1991-03-07 高炉の仕込面の上方でガス試料を採取しかつ熱測定するための探針 Expired - Lifetime JP3021084B2 (ja)

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