JPS5914714Y2 - 立型炉の炉内試料採取装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、高炉、直接還元炉等の立型炉内の装入物、ガ
ス、温度等の炉内試料の採取を行なう炉内試料採取装置
に関する。

高炉の大型化、高圧化、更には高能率化に伴ない、炉内
状態の正確な把握が極めて重要であり、このため操業中
、或いは休風中に高炉のシャフト部に各種の棒状探査部
材、所謂ゾンデを挿入し、炉内状況に関する各種データ
の採取に努めていることは既知である。

処でこの高炉に使用されている水平タイプのゾンデとし
ては、大別して炉口部（炉内に装入物がない部分）に挿
入されるもの、シャフト上部（炉内に装入物のある部分
）に挿入されるもの、シャフト下部以下（炉内に装入物
のある部分）に挿入されるもののように分かれる。

これらの内、炉口部挿入の場合は、そのプローブは炉内
装入物がない空間に挿入されるため、挿入抵抗が小さく
、また炉本体の鉄皮外形も小さいので、例えば第１図に
例示するように、炉本体１の鉄皮部２に接して炉外に張
出状にフレーム３を設置すると共に、このフレーム３上
に、プローブ４を支持する移動台車５を架設し、そのプ
ローブ４をガイドローラ６、ガイド管７、炉体遮断弁８
、シール装置９等を介して炉本体１に挿抜自在とし、シ
ーブ１０に掛装されたワイヤ１１をドラム１２を介して
モータ１３により回動させることによって移動台車５を
駆動して、炉本体１に対するプローブ４の挿入及び引抜
きを行なうようにした連続駆動方式のもので足り、また
シャフト上部のように炉内に装入物のある部分に挿入さ
れるものでは、プローブ４は比較的低温域下で、また炉
内装入物の上面から浅い域に挿入されるので、第１図と
同様の連続駆動方式のもので良い。

しかしシャフト下部以下で炉内装入物のある部分に挿入
されるものでは、プローブ４は高温の炉内に挿入する関
係上、冷却機能を有するものを必要とするため、プロー
ブ４の外径は必然的に大径化し、このことはプローブ４
の炉内への挿入出抵抗の増大を来たす。

更にプローブ４の挿入レベルが下がるに伴ない炉径が増
大するため、プローブ４の必要走行ストロークも急増し
てくる。

従ってシャフト下部近傍以下のレベルでのプローブ挿出
入方式としては、第１図の連続駆動方式では装置規模が
大きくなるので、一般的に第２図のような人力で打込む
試験的なものが多く採用されており、現在までの処、恒
久的な採取装置の実用例は殆んどない。

第２図においては、炉体槽１４を利用してデツキ１５と
ガイドレール１６とを設け、そのガイドレール１６に支
持されたキャリヤ１７により分銅１８を吊持し、その分
銅１８を一対のストッパ１９．２０間でプローブ４に摺
動自在に套嵌し、該分銅１８を人力でストッパ１９．２
０に打ち当てて、プローブ４を炉内装入物２１に打込み
、或いは引抜いて行くのであり、この場合は、相当な労
力を必要とすると共に、作業能率が極めて低下すると云
う欠点があり、従って第１図に示すような連続駆動方式
とすることが好ましく、そこで、第３図に示すようにプ
ローブ４の後端部に打撃回転を与えるドリフタ２２を接
続し、前述の人力打込方式を機械化した例もある。

第３図において、プローブ４はフレーム２３上を走行可
能に載架された移動台車２４と共に進退自在であり、そ
の進退に際しては駆動原動機２５の動力は伝導装置２６
．２７を経由して、フレーム２３側に設けたピンラック
２８に咬合う駆動輪２９へと伝達される。

プローブ径の増大並びに炉内打込ストロークの増大に伴
ない、炉内装入物への打込み或いは炉外への引出しに際
して必要なプローブ走行駆動力が増大するので、伝動装
置２６とプローブ４の後端との間に、該プローブ４に回
転並びに打撃力を付与するためのドリフタ２２を設け、
該ドリフタ２２の衝撃打込によって駆動原動機２５並び
に伝導装置２６．２７等の小型化を図り、装置規模の縮
少を図っている。

しかしながら、これらプローブ打込方式のものでは、共
通して以下のような欠点がある。

即ちプローブ４の後端部に大きな挿入力を加える方式の
ため、プローブ４は座屈強度上、大径のものを使用せざ
るを得す、このプローブ４の大径化に伴い挿入抵抗も増
すという悪循環を繰返すことにもなる。

またプローブ４の大径化は、炉本体１側開口の増大、遮
断弁８やシール装置９の大径化をも招来し、不必要な挿
入ストロークの増大を来すことになる。

更に第３図の方式の場合、プローブ４の後端部に打撃力
を加えるため、プローブ４の座屈強度、水平並びに鉛直
方向の振動等の面での複雑な問題をかかえている。

プローブ４後端面に駆動力を連結する方式での大径プロ
ーブ化に伴なう不必要な挿入ストロークの増大は、張出
デツキのオーバーハング状態を更に増大し、また挿入抵
抗の増大は炉体槽から大きく張出したデツキ及び装置全
体への反力増を招き、結果的により強大なデツキや駆動
装置、フレームが必要とされ、場合によっては高炉の改
修計画時点において採用困難なサイズのものとなる場合
がある。

実際に操業している高炉に採取装置を追加設置しようと
しても、そのプローブ４の径やデツキ張出量の制限から
設置が困難な場合も生じる等の問題点が生じるのである
。

本考案は斯かる従来の問題点を解消し、プローブの炉本
体内への打込力或いは炉外への引抜力の低減を図ると共
に、プローブの小径化、装置規模のコンパクト化を図っ
たものであり、その特徴とするところは、炉内にプロー
ブを軸心方向に挿入して装入物、ガス、温度等の炉内試
料を採取するようにした立型炉の炉内試料採取装置をお
いて、プローブ軸心方向の往復移動自在な移動台車を設
け、この移動台車を往復移動させるための駆動装置を固
定側に設け、この駆動装置と移動台車との間に、プロー
ブ軸心方向の衝撃を緩和する緩衝装置を設け、移動台車
上に、プローブを把持するチャッキング装置と、炉本体
に対するプローブの挿抜時に該プローブにチャッキング
装置を介して軸心方向の往復振動力を付与する振動力付
与装置とを備えた点にある。

以下、図示の実施例について本考案を詳述すると、第４
図及び第５図において、３０は炉本体、３１はその鉄皮
部、３２は炉内装入物である。

３３は炉体槽を利用して装架されたテ゛ツキ、３４はそ
のデツキ３３に取付けられた固定フレームで、この固定
フレーム３４上に炉本体３０に対して遠近方向に一対の
ガイドレール３５が支架されている。

３６は走行輪３７を介してガイドレール３５は走行自在
に装架された移動台車で、緩衝装置３８を介して一対の
油圧シリンダ（駆動装置）３９により駆動可能であり、
また移動台車３６上にはプローブ４０を把持するチャッ
キング装置４１と、プローブ４０に対して軸心方向の振
動力を付与する振動力付与装置４２とが搭載されており
、プローブ４０は軸心方向に振動力を受けなから尺取運
動によってシール装置４３、遮断弁４４、ガイド管４５
、ガイド装置４６を介して炉本体３０に挿抜自在である
。

緩衝装置３８は移動台車３６側に支持された固定筒体４
７と、これに挿通された挿通杆４８と、その両端部に嵌
着された一対のバネ受４９．５０と、このバネ受４９．
５０と固定筒体４７の中央突出部との間に介在されたバ
ネ５１．５２を備えて成り、挿通杆４８は継手５３を介
して油圧シリンダ３９のピストンロッド５４に連結され
る。

油圧シリンダ３９はガイドレール３５を受ける横架フレ
ーム５５に枢支されており、従ってプローブ４０の炉本
体３０への挿抜に際しては、この油圧シリンダ３９を伸
縮動作させて移動台車３６を駆動する。

チャッキング装置４１は第６図に示すように下部チャッ
ク５６を有する下部チャック台５７、チャッキングシリ
ンダ５８を支持するシリンダ台５９、この下部チャック
台５７及びシリンダ台５９に夫々結合された一対のガイ
ドロッド６０、上部チャック６１を有する上部チャック
台６２、両者チャック台５６．６１間でガイドロッド６
０に套嵌されたバネ６３を備え、上部チャック台６２に
チャックシリンダ５８のピストンロッド６４を結合して
成り、チャックシリンダ５８の伸縮動作により両者チャ
ック５７．６１でプローブ４０を把持し、或いは解放す
るものであり、このチャッキング装置４１の後側には、
ガイドローラ６５と共にプローブ移送経路を構成するガ
イドローラ６６が枢支されている。

ガイド装置４６は第７図に示すように上下一対の鼓状の
ガイドローラ６７．６８と、バネ６９とを備え、プロー
ブ４０をガイドローラ６７．６８で上方から弾性的に挟
持するようになっている。

即ち下のガイドローラ６８は支軸７０を介して支持フレ
ーム７１に枢支され、また上のガイドローラ６７は支軸
７２に回転自在に套嵌され、その支軸７２は支持フレー
ム７１の切欠部７３に上下動自在に嵌合すると共に、引
張ロッド７４に套嵌されたバネ６９により下方に付勢さ
れている。

振動力付与装置４２は第８図及び第９図に示すように移
動台車３６に取着された函体７５と、この函体７５に転
り軸受を介して回転自在に支持された左右一対の回転軸
７６．７７と、その各回転軸７６．７７に固設されかつ
相互に咬合する各上下一対のギヤー７８．７９と、その
各ギヤー ７８．７９に対応して設けられた同一偏心モ
ーメントを持つ偏心ウェイ） ８０．８１とを備え、そ
の回転軸７７は可撓性伝導ケーブル８２を介して図外の
駆動源に接続されている。

振動力付与装置４２は同一偏心モーメントを持つ２つの
偏心ウェイ） ８０．８１を垂直に配置し、ギヤー７８
．７９によって同一回転数で、かつ反対位相で回転する
ように構成するため、この２軸を回転させると、第１１
図の如く遠心力ｆのＸ方向分力は相殺され、プローブ前
後進方向（ｙ方向）にのみ振動力Ｆを発生さすことが出
来る。

この振動力は以下の算式で算出され、起振力とも云う。

但しＦ：起振力ｋｇ−ｆ：遠心力ｋｇ（−軸）−Ｗｒ：
偏心モーメントｋｇ −ｃｍ （−軸）・ｇ：重カッ加
速度９８０ｃｍ／５ｅＣ２・ω：偏偏心軸７転転角速ｒ
ｅｄ／５ｅＣ２従って偏心ウェイト付ギヤー軸が回転し
た時にプローブ軸心方向の振動力を発生し、チャッキン
グ装置４１に把持されているプローブ４０に対して振動
力を付与し、炉本体３０に対するプローブ４０の挿抜を
容易にするのである。

なお８３はガイドローラ、８４は函体７５に形成された
開口であり、これにプローブ４０が挿通される。

炉本体３０に対してプローブ４０を挿抜する場合、一般
にプローブ４０の挿出入抵抗Ｒは先端抵抗Ｒ１とプロー
ブ４０の周摩擦抵抗Ｒ２から成り、次式％式％ 但し、Ｄ＝ニブローブ外径 Ｌ＝ニブローブ内容物挿入長さ ＦＨ＝挿入レベルでの装入物の垂直荷重 ｎ−先端抵抗係数 に二層抵抗係数 μ２−摩擦係数 振動力付与装置４２によってプローブ４０に対し挿出入
方向に振動を付与することにより、プローブ４０の周摩
擦係数μ９は第１０図に示すようになリ、αの値を大き
くする程、μ２の値は小さくなり、従って周摩擦抵抗Ｒ
２を低減でき、挿入抵抗Ｒが低減できるのである。

即ち、振動力付与装置４２の併用によって小さな駆動装
置で大径のプローブ４０の炉内挿出入が可能となる。

なお第５図及び第８図に示す振動力付与装置４２は偏心
ウェイト８０．８１によって偏心モーメントを付与する
構成となっており、この部分に偏心モーメント調整機構
を組込むことは容易に可能である。

回転軸７７は公知の可撓伝導ケーブル、クラッチ等の動
力伝達装置を介して駆動電動機に接続されるので、前述
の偏心モーメント調整機構とは別に、駆動電動機の回転
数を公知の適当な手段で変更することによって、振動力
並びに振動数を幅広く選択することができ、従ってプロ
ーブ４０の挿出入力の低減を図る手段としては装置構成
も簡単で非常に有効なものである。

振動力付与装置４２の駆動方法については、上記以外に
回転軸７６．７７を直接電動機のローターとして使用す
る方法や、回転軸７７の軸端に油圧モータを接続する方
法等も容易に採用できる。

また軸配置も水平等に変更することも容易に可能である
。

以上実施例に詳述したように本考案では、プローブの挿
抜時に、該プローブに対して振動力付与装置により軸心
方向に往復振動力を付与するようにしているので、プロ
ーブ外周の摩擦係数を小さくして挿抜時の駆動力の低減
を図ることができる。

またプローブ軸心方向に往復移動自在な移動台車を設け
ると共に、この移動台車を往復移動させるための駆動装
置を固定側に設け、移動台車にプローブを把持するチャ
ッキング装置と振動力付与装置とを設け、チャッキング
装置を介して振動力付与装置からプローブに対して振動
力を付与するようにしているので、移動台車の尺取運動
により、常にプローブの前部側で振動力を付与しながら
挿抜することができ、従って、プローブの座屈強度面か
らも有効であり、不必要にプローブ径を増大させる必要
がなくなり、装置全体をコンパクトに納めれるので、強
大な張出デツキが不要で全体的にコンパクトなスペース
で足りる。

またプローブ径を小さくできるため、その打込反力も小
さくなり、打込反力を炉本体の鉄皮部に持たせない構造
とすることも可能であり、装置全体のコンパクト化に伴
ない、その製作コストも大幅に低廉化できる。

また移動台車と固定側の駆動装置との間には、プローブ
軸心方向の衝撃を緩和する緩衝装置を設けているので、
移動台車に設けた振動力付与装置でプローブに振動力を
付与するようにしているにも拘らず、その振動力が移動
台車を介して駆動装置側に諸に伝達されることがなく、
従って駆動装置の振動による損傷を防止でき、駆動装置
として油圧シリンダを使用することも十分可能である。

なお当然のことながらプローブの挿出入サイクルと振動
力付与装置との制御は、プローブ挿入時にはプローブを
炉内に押込む時のみ、またプローブ引出時にはプローブ
を炉内から引出す時のみに振動力を付与すること等、タ
イマー、電磁弁、リレー、リミットスイッチ等の組合せ
で容易に可能であるため、その詳述は省略しである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は従来例を示す正面図、第４図乃至第
１０図は本考案の一実施例を例示するものであって、第
４図は一部切欠平面図、第５図は一部切欠正面図、第６
図は第４図のＡ−Ａ線断面図、第７図は第４図のＢ−Ｂ
線拡大断面図、第８図は振動力付与装置の平面図、第９
図は第８図のＣＣ線断面図、第１０図は振動力と周摩擦
係数との関係を示す図、第１１図は振動力発生の説明図
である。 ３０・・・・・・炉本体、３５・・・・・・ガイドレー
ル、３６・・・・・・移動台車、３８・・・・・・緩衝
装置、３９・・・・・・油圧シリンダ、４０・・・・・
・プローブ、４１・・・・・・チャッキング装置、４２
・・・・・・振動力付与装置、４６・・・・・・ガイド
装置。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 炉内にプローブを軸心方向に挿入して装入物、ガス、温
   度等の炉内試料を採取するようにした立型炉の炉内試料
   採取装置において、プローブ軸心方向に往復移動自在な
   移動台車を設け、この移動台車を往復移動させるための
   駆動装置を固定側に設け、この駆動装置と移動台車との
   間に、プローブ軸心方向の衝撃を緩和する・緩撃装置を
   設け、移動台車上に、プローブを把持するチャッキング
   装置と、炉本体に対するプローブの挿抜時に該プローブ
   にチャッキング装置を介して軸心方向に往復振動力を付
   与する振動力付与装置とを備えたことを特徴とする立型
   炉の炉内試料採取装置。