JPH0676348U - コークス炉用ドア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 今日用いられている大きな炉室高さを備えた
コークス炉においても、確実なシールを保証することが
できるコークス炉用ドアを提供することである。 【構成】 少なくとも２つの錠止体を備えたコークス炉
用ドアであって、ドア本体が慣性モーメントの減少によ
って曲げ弾性的に構成されていて、炉室フレームに圧着
せしめられるダイヤフラムパッキンを有している形式の
ものにおいて、単位長さ当たりのシール条片力ｑに対す
るドア本体の曲げこわさＥ・Ｉの比が、ドア本体Ｔの熱
変形が主に錠止体力Ｒとシール条片力ｑとによって補償
されるほど小さく設定されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、少なくとも２つの錠止体を備えたコークス炉用ドアであって、ドア 本体が慣性モーメントの減少によって曲げ弾性的に構成されていて、炉室フレー ムに圧着せしめられるダイヤフラムパッキンを有している形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】

これまでの発達の経過から分かるように近年のコークス炉設備の構成において 炉室はどんどん大きくなっており、この場合特に炉室の高さが著しく増大してい る。以前は主に約４ｍまでの炉室高さと約４５０ｍｍまでの炉室幅とを有するコ ークス炉が構成されていたが、今日では８ｍまでの炉室高さと６００ｍｍまでの 炉室幅とを有するコークス炉団が運転もしくは構成の点で効果的である。このよ うな発達はコークス生産の経済性を改善するのに著しく貢献している。

【０００３】 上述のような寸法をコークス炉が有している場合、コークス炉用ドアによって 炉室を良好にシールすることが環境保護のために大きな意味をもつようになる。 この場合、コークス炉用ドアは通常２つの、場合によっては３つの錠止体によっ て炉室に押し付けられる。

【０００４】 今日までに多数のコークス炉用ドア構造が開発され、種々様々な成果が得られ た。一般的に、可能な限り全焼成時間にわたって密にシールするコークス炉用ド アの構造及び構成は、炉室開口が大きくなるに連れてますます困難になると言え る。

【０００５】 金属を金属に押し付けてシールするコークス炉用ドアに、例えばＬ字形ダイヤ フラム、Ｚ字形ダイヤフラム、扁平鉄ダイヤフラム、くさび形シール条片又はこ れに類したもののような種々異なった形状のシール条片を設けることが公知であ る。例えば第１図及び第２図に示されているようなこれらすべての公知のシール 装置は、該シール装置がある程度の範囲にわたって弾性的であり、かつ例えばば ねのような押圧部材ＡＦによって接触せしめられる場合でも、温度差によって生 ぜしめられる炉室フレームＫＲ及び（又は）ドア本体Ｔのそりに応じて時々調節 されねばならない。この調節は扁平ダイヤフラムもしくはくさび形ダイヤフラム では通常ハンマによる打撃によって、弾性的なダイヤフラムＭでは固定部材の後 調節によって行われる。

【０００６】 しかしながら実際にはこのような処置は、特に炉室高さが大きい場合にはコー クス炉用ドアをシールするのに十分効果的であるとは言えず、結局周囲は汚染さ れてしまう。

【０００７】 炉室への常温の石炭の充てんと焼成終了との間は、コークス炉の設計に応じて １６〜２５時間かかる。この時間の間に炉室フレーム及びドア本体は種々様々に 温度負荷される。この温度負荷は炉室フレームＫＲ及びドア本体Ｔにおける種々 様々な温度勾配ＴＧＲ及びＴＧＴを生ぜしめ、この温度勾配によってさらに焼成 時間全体にわたる種々様々な変形が引き起こされる。炉室フレーム及びドア本体 の変形状態はさらに激しい降雨や大きな温度変化のような周囲の影響によっても 左右される。また比較的長い時間にわたって炉室フレームの形状が炎の衝撃によ って変化せしめられることも何度となく認められる。

【０００８】 温度負荷によって変形せしめられるコークス炉用ドア輪郭は通常炉室フレーム 輪郭から著しく異なるので、ドア高さにわたってドア輪郭と炉室フレーム輪郭と の間には、運転時間にわたってその幅を変える種々異なった幅の間隙が形成され ている。

【０００９】 炉室フレーム及びドア本体の熱変形の値は炉室高さと共にその２乗に比例して 増大するので、全周が等しい炉室とドア本体との間の間隙は幅広になる。従って 、炉室高さが大きくなるにつれてシールは著しく困難になる。

【００１０】 今日知られている形式のドア本体は熱負荷によって著しく熱変形せしめられ、 この熱変形は高さ８ｍまでのコークス炉用ドアにおいては約２５ｍｍにもなる。 ２５０ｍｍを越える大きなウエブ高さＳＨを有する重いＵ字形成形体から成る通 常用いられているドア本体では、汎用のドア錠止体の力でコークス炉用ドアを戻 し変形できるのはドア本体が極めて小さな全周を有している場合だけである。

【００１１】 従って特にばね負荷されているシールダイヤフラムを用いて主にドアの頂部範 囲、中央範囲及び基部範囲において上述の比較的大きな間隔幅を覆うことが望ま れている。このために必要な曲げ弾性を得るために、シールダイヤフラムは通常 最高で１．５ｍｍの薄い金属薄板から成っている。しかしながらこのような薄い 金属薄板は機械式の洗浄工具の作用及び荒っぽいコークス工場運転に十分に耐え ることはできないので、保守のために多額の費用がかかる。

【００１２】 ダイヤフラムの撓み変形に基づくダイヤフラムの反動力を補償するため及びこ れに加えていかなる運転状態においてもシールカッティングエッジと炉室フレー ムとの間における十分に高い圧着力（固有のシール条片ｑ）を保証するために、 例えばダイヤフラム押圧ばねである押圧部材ＡＦは、比較的長いばね行程距離に おいても十分な力を出すような特性を有していなくてはならない。この場合前記 圧着力はできるだけ全焼成時間にわたって所定の最低値を下回らないことが望ま れている。しかしながら従来公知のコークス炉用ドアではこの要求は多くの場合 満たされていない。

【００１３】 上述のような種々の欠点を減じるために、コークス炉用ドアに曲げ弾性的なド ア本体Ｔを設けることが既に提案されている。例えばドイツ連邦共和国特許第２ ５３６２９１号明細書に開示されているコークス炉用ドアでは、金属製のドア本 体において錠止装置（ドア錠止体ＴＲ）の上側及び下側に、ドア本体の抵抗を減 じかつ頂部と基部とにおいてドア本体の撓みを可能ならしめる切欠きが設けられ ている。しかしながらこの公知のコークス炉用ドアではコークス炉の高さが大き い場合、所望の効果を得ることはできなかった。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

ゆえに本考案の課題は、上に述べたような欠点をまったく有していないコーク ス炉用ドアを提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】

この課題を解決するために本考案の構成では、冒頭に述べた形式のコークス炉 用ドアにおいて、単位長さ当たりのシール条片力に対するドア本体の曲げこわさ の比が、ドア本体の熱変形が主に錠止体力とシール条片力とによって補償される ほど小さく設定されており、この場合下記の式すなわち、

【００１６】

【数２】

【００１７】 が成り立ち、式中において、Ｅはドア本体材料の弾性係数、Ｉはドア本体の慣性 極モーメント、ｑは単位長さ当たりの炉室フレームとシール条片ＤＳとの間のシ ール条片力、Ｈは上側のドア錠止体と下側のドア錠止体との間の間隔、ｆは上側 のドア錠止体と上側のドア端部との間もしくは下側のドア錠止体と下側のドア端 部との間の間隔、Ｌはドア全長、Ｂはドア幅にわたるシールカッティングエッジ 長さを意味する。

【００１８】

【実施例】

次に図面につき本考案の実施例を説明する。 生じる変形を分かりやすく簡単に示すために、コークス炉用ドアが載設されて いる炉室フレームＫＲはまっすぐ（平ら）なままであると仮定する。しかしなが ら実際には炉室フレームＫＲにおける温度勾配ＴＧＲに基づいて炉室フレームＫ Ｒは熱変形する。固定装置によって炉室フレームＫＲをまっすぐ（平ら）な煉瓦 積に大きな力で押し付けることによって、炉室フレームＫＲが熱変形することは 回避され得る。

【００１９】 炉室フレームＫＲに載設されているコークス炉用ドアは、運転状態では（第３ 図参照）ドア本体Ｔにおける温度勾配ＴＧＴとドア材料の熱膨張係数（０.９− ２・１０~⁵Ｋ~¹） とに基づいて熱変形せしめられる。ドア中心部におけるドア の撓みは第３図では符号Ｙｔｈで示されている。

【００２０】 また第４図に示されているようにコークス炉用ドアは同時に、通常１０〜３０ kp／cmである単位長さ当たりのシール条片力ｑと錠止体力Ｒとに基づいて変形せ しめられる。ドア中心部におけるこのドア変形は符号Ｙｑで示されている。実際 には両方の負荷は同時に生じ、つまり第５図に示されているように変形はオーバ ラップしてＹｔｈ−Ｙｑ＝Ｙという変形が生じる。

【００２１】 しかしながら本来のドア変形Ｙｑは一般に方法技術的に規定された固有のシー ル条片力ｑにおいては、上記の式に基づく条件が満たされるほどドア本体の曲げ こわさＥ・Ｉが小さな場合にのみ達成され得る。

【００２２】 上に述べたことは既に述べたように２つの錠止体と平らな炉室フレームとを備 えたコークス炉用ドアに関連している。しかしながら実際には炉室フレームＫＲ が熱変形せしめられることは多くの場合回避することはできない。このような場 合にはコークス炉用ドアの中心部に第３の錠止体が配置されていると有利である 。

【００２３】 例えば全長６〜１０ｍのコークス炉用ドアのための式の結果は下記の表に示す 通りである。これらの値を算出するためには、ｆは方法技術上の理由から１ｍ未 満であることは不可能でありかつＢは今日通常約５００ｍｍであるということを 前提としている。

【００２４】

【数３】

【００２５】 ねずみ鋳鉄製の全長約７.３０ｍの汎用のコークス炉用ドアではＥ・Ｉ／ｑは ４.５・１０¹²〜５.０・１０¹²ｍｍ³の値をとる。これを表に示されている全長７ ．５ｍの本考案によるコークス炉用ドアと比較すると、本考案によるコークス炉 用ドアは曲げこわさの点において汎用のコークス炉用ドアとは著しく異なってい ることが分かる。

【００２６】

【考案の効果】

すなわち本考案によって、ドア変化のオーバラップ（第５図参照）に基づいて 生じる間隙は、剛性のドア本体とダイヤフラムパッキンとを備えた汎用のドア構 造体の場合に比べて著しく小さいということが達成される。本考案によるコーク ス炉用ドアでは間隙幅が５ｍｍ未満に保たれ得るということが判明している。つ まり本考案によれば±５ｍｍの差をダイヤフラムが補償するだけでよい。

【００２７】 従って本考案によるコークス炉用ドアは、機械的な洗浄工具の使用に対して十 分な抵抗力を有しており、かつ油圧式の高圧洗浄の使用にも適している。そして １.５ｍｍを越える材料厚を有するダイヤフラムパッキンを使用することができ る。

【００２８】 炉室フレームへのドア本体の適合が主として錠止体力とシール条片力とによっ て行われることに基づいて、上述の錠止体力をシール条片力としても用いること ができ、かつ錠止体力の一部がストッパＳＴを介して作用することなく炉室フレ ームに伝わることは回避される。

【００２９】 本考案の別の利点としては次のことが挙げられる。すなわち本考案によるコー クス炉用ドアでは、炉室フレームの完全には回避することのできない変形の変化 を長い時間にわたって容易に補償することができ、つまりこの場合においても間 隔幅を５ｍｍ未満に保つことができる。この結果、ダイヤフラムの圧着部材並び にダイヤフラム自体において通常必要な調節及び調整作業を省くことが可能にな る。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知のコークス炉用ドアにおけるシールの形式
を示す断面図である。

【図２】図１のＡの範囲を拡大して示す図である。

【図３】温度負荷によるコークス炉用ドアの変形を示す
図である。

【図４】錠止体力及びシール条片力によるコークス炉用
ドアの変形を示す図である。

【図５】温度負荷と錠止体力及びシール条片力とによる
コークス炉用ドアの変形を示す図である。

【図６】本考案によるコークス炉用ドアの正面図であ
る。

【符号の説明】

ＡＦ 押圧部材、 ＫＲ 炉室フレーム、 Ｔ ドア本
体、 Ｍ ダイヤフラム、 ＴＧＲ 炉室フレームの温
度勾配、 ＴＧＴ ドア本体の温度勾配、 ＳＨ ウエ
ブ高さ、 ｑ シール条片力、 ＴＲ ドア錠止体、
Ｅ・Ｉ ドア本体の曲げこわさ、 Ｒ 錠止体力、 Ｅ
ドア本体材料の弾性係数、 ＤＳ シール条片、 Ｈ
上側のドア錠止体と下側のドア錠止体との間の間隔、
ｆ 上側の錠止体と上側のドア端部との間もしくは下
側の錠止体と下側のドア端部との間の間隔、 Ｌ ドア
全長、 Ｂ シールカッティングエッジの長さ、 Ｙｔ
ｈ 温度負荷によるコークス炉用ドアの撓み変形、 Ｙｑ
錠止体力及びシール条片力によるコークス炉用ドアの変
形、 Ｙ 温度負荷と錠止体力及びシール条片力とによ
るコークス炉用ドアの変形、 ＳＴ ストッパ、 Ｉ
慣性極モーメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ヴィンフリート ファウスト ドイツ連邦共和国 ミュールハイム ルー ル グナイゼナウ シュトラーセ 95 (72)考案者 ライナー シュレッサー ドイツ連邦共和国 エッセン １ ズュー タース ガルテン 11

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２つの錠止体を備えたコーク
   ス炉用ドアであって、ドア本体が慣性モーメントの減少
   によって曲げ弾性的に構成されていて、炉室フレームに
   圧着せしめられるダイヤフラムパッキンを有している形
   式のものにおいて、単位長さ当たりのシール条片力
   （ｑ）に対するドア本体の曲げこわさ（Ｅ・Ｉ）の比
   が、ドア本体（Ｔ）の熱変形が主に錠止体力（Ｒ）とシ
   ール条片力（ｑ）とによって補償されるほど小さく設定
   されており、この場合下記の式すなわち、 【数１】 が成り立ち、式中において、Ｅはドア本体材料の弾性係
   数、Ｉはドア本体の慣性極モーメント、ｑは単位長さ当
   りの炉室フレームとシール条片ＤＳとの間のシール条片
   力、Ｈは上側のドア錠止体と下側のドア錠止体との間の
   間隔、ｆは上側のドア錠止体と上側のドア端部との間も
   しくは下側のドア錠止体と下側のドア端部との間の間
   隔、Ｌはドア全長、Ｂはドア幅にわたるシールカッティ
   ングエッジ長さを意味することを特徴とするコークス炉
   用ドア。
2. 【請求項２】 コークス炉用ドアの高さ１／２のところ
   に第３の錠止体が設けられている、請求項１記載のコー
   クス炉用ドア。