JPS6020032Y2 - ガスサンプリング装置のランス - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はガスサンプリング装置のランスに係り、特に
測定手段を収容するランスが挿入される被測定乃至検査
物たる炉内原料の荷重による曲げモーメント並びに熱応
力に耐え得るガスサンプリング装置のランスに関するも
のである。

一般に高炉内の温度や圧力を測定し、高炉内のガスを採
取する採取する装置としてガスサンプリング装置が広く
知られている。

このガスサンプリング装置には炉内に挿抜自在なランス
が設けられており、その先端部で炉内圧力、温度を感知
すると共にガスを採取するように構成されている。

このランスは炉内の混鉱石の如き原料中に挿抜されるも
ので、特に原料中に挿入されたとき上からの大きな降下
荷重を受けるとともに、ランスの横断面積がかなり大き
いためかなり大きな抗力を受けることが知られている。

また近年高炉が大型化され、その直径と高さが大きくな
る傾向にあり、このように大型化された高炉に挿入され
るランスはさらに大きな荷重を受けることになる。

高炉の直径が大きくなればランスの挿入深さをそれだけ
長くする必要があり、しかも原料の高さが高くなれば、
その分だけ曲げモーメントが加わることになる。

また、ランスを高炉内に挿入した場合、高温度にさらさ
れるため、従来から、ランス内に冷却水の如き冷却媒体
を流通せしめて、ランスを冷却している。

この従来例として、特公昭５２−４４５２４号公報にお
いて、ランスの縦断面を略矩形状に形成すると共に測定
手段を収容した管体の上下を挾むように冷却水管を配設
し、下方に位置する木管から上方に位置する木管に冷却
水を流すように構成したランスが提案されるに至ってい
る。

ところが、このランス構造にあっては第１図に示す如く
、ランスの外殻ａ、 ｂｙ ｃ、 ｄが強度メンバーを
兼ねているために、肉厚を大きくする必要がある。

このように肉厚を大きくすると内外面の温度差が大きく
なり、大きな熱応力が発生することになる。

また、外殻の外面部は高温となり、材料の強度が著しく
低下することになる。

更に、測定手段を収容する管体ｅの上下に冷却水管ｆ９
ｇを分けて配設してあり、これら冷却水管Ｌ ｇと管体
ｅ及び側板Ｃ，ｄとの熱膨張差により、これらの溶接接
合部にクラックが発生する傾向がある。

従って、このランス構造にあっては高温且つ高荷重下と
はランスの曲がりやクラックの発生が起るために、比較
的条件の良いシャット炉上部にしか採用することができ
ず、極めて使用範囲が限られたものであって、充分満足
するランスではない そこで、本考案は従来におけるガスサンプリング装置の
ランスの問題点に鑑み、これらを有効に解決すべく創案
されたものである。

本考案の目的は高温度、高荷重に耐えるガスサンプリン
グ装置のランスを提供する。

更に、本考案の目的は冷却効果を可及的に向上させるこ
とのできるランスを提供する。

次に本考案の好適一実施例について添付図面に従って詳
述する。

第２図及び第３図に示す如く、ランス１は主に測定手段
を収容した内殻９と、これを被う外殻１１とによって構
成される。

また、測定手段を収容した内殻９をランス本体という。

ランス１の中央には管体２が配設され、後述する測定手
段を収容する。

この管体２は図示例にあっては円筒管によって形成され
、この管体２内には測定手段たる熱電対３のケーブル４
、ケーブル保護管５及び炉内ガス吸引通路６が形成され
る。

即ち、管体２の中央にはその長手方向に沿ってケーブル
保護管５が配設され、このケーブル保護管５と管体２の
内周壁２ａとの間隙７によって保護管５と同芯状の炉内
ガス吸引通路６が形成される。

また、ケーブル保護管５の先端部５ａには熱電体３が取
り付けられケーブル４と連結され外部測定装置に接続さ
れる。

炉内ガス吸引通路６はランス１の先端部に設けられた吸
引口８に接続されている。

この測定手段を収容する管体２の外周部には、第３図に
示す如く炉内原料の重力方向の降下荷重に耐えるように
縦断面が縦方向に略オーバル状に形成された外輪を有す
る内殻９が被冠乃至装着され、第２図に示す如く、上記
管体２をその中央に配設する如く装着されている。

また、この内殻９は第２図に示す如く管体２に沿って長
手方向に延び先端部９ａが略漏斗状に絞られた中空筒体
から構成され且つ所定の肉厚を有する。

内殻９の外周部には所定の間隙１０を有するように比較
的肉薄な外殻１１が被冠される。

この外殻１１は内殻９の外径より大きな内径を有して、
内殻９の外周部に沿って均一な巾の間隙１０を形成する
。

この間隙１０内にはコイル部材１２が介設され螺旋状の
冷却媒体通路１３が形成されることになる。

この螺旋状の冷却媒体通路１３は第４図に示す如くラン
ス本体乃至内殻９の基端部９ｂからは先端部９ａへ向け
て順次ピッチ巾を小さくするように形成されており、先
端部９ａから基端部９ｂに向けて流れる上流側の冷却媒
体の流速を高めるようになっている。

また冷却媒体通路１３はその基端部が上記管体２に同芯
状に装着され内殻９内を挿通する冷却媒体移送管１４に
接続されている。

この移送管１４はその基端部１４ａが内殻９の基端部の
蓋板１５に固定され、先端部１４ｂが内殻９の先端部９
ａの開口部を閉じる如く連設され上記冷却媒体通路１３
に接続される。

また、移送管１４の基端部１４ａには冷却媒体導入管１
６が上記蓋板１５を貫通して接続支持されている。

また、冷却媒体通路１３には外殻１１に取付けられた排
出管２７が接続されている。

上記外殻１１の基端部１ｉａにはフランジ部１７が形成
され、内殻９の基端部を閉塞する蓋板１５のフランジ部
１８と伸縮自在継手１９を介して連結されている。

外殻１１は内殻９の長さよも短尺に形成され、伸縮自在
継手１９を介して内殻９のフランジ部１８に接続され、
外殻１１が内殻９に沿ってその長手方向乃至軸方向に熱
膨張自在に構成されている。

従って、外殻１１の内周壁１１Ｃか内殻９の外周壁に形
成され、螺旋状の通路１３を区画するコイル部材１２と
は固定されず摺動自在に支持されている。

また、測定手段を収容する管体２は上記蓋板１５を挿通
して外部測定装置に接続されるが、管体２の挿通孔２０
にはシール部材２１が設けられており、密封されつつ軸
方向に摺動自在に蓋板１５に支持されている。

内殻９の先端部近傍の外周部には段部乃至凹部溝２２が
形成され、外殻１１の内周壁に形成された係合突起２３
が嵌合乃至係止され、内殻９と外殻１１とは係合されて
いる。

また、外殻１１の先端部１１ｂには熱電対３を露出させ
且つ炉内ガス吸引口８を形成するキャップ２４が取り付
けられている。

このキャップ２４は下向きに開口された室２５を有し、
外殻１１の先端部１１ｂに形成されたフランジ部２６に
ピン２８を介して接続されている。

以上の構成から戒るランスの作用について述べる。

先ず冷却媒体としての冷却水は冷却媒体導入管１６より
移送管１４を通過しつつ管体２を冷却し、内殻９の先端
部に至り、螺旋状に形成された冷却媒体通路１３に入り
内殻９の外周部を軸方向に沿って旋回しつつ基端部９ｂ
へ戻り、排出管２７から排出される。

特に、冷却水は移送管１４に案内されてランス１内部即
ち内殻９の中央部を通過した後、その先端部から内殻９
の外周部を冷却すべく冷却媒体通路１３に導入されるこ
とになる。

従って最も高温状態に位置されるランス１の先端部即ち
内殻９の先端部に最も低温の冷却媒体が導入され、外周
部を冷却することができる。

更に、上記通路１３のピッチ乃至断面積は基端部から先
端部へ向って小さくなっているので、ランス先端部程冷
却媒体の流速は早くなり高温状態にある先端部をより効
果的に冷却させることができる。

次に、ランス１の推力は基端部に相当する蓋板１５の後
部に接続される駆動源により、外殻１１から係合突起２
３を介して内殻９に伝達される。

従って、荷重点である外殻１１と支点である係合突起部
２３との間の距離が非常に小さいので挫屈に対する強度
が向上する。

炉内に挿入された際に、炉内高温ガスによって外殻１１
は内殻９上を熱膨張に従って軸方向へ伸び、この熱膨張
による軸方向への伸び代は内殻９よりもはるかに大きく
なるが、その伸びは伸縮自在継手１９によって吸収され
ることになり、外殻１１と内殻９との熱膨張差による拘
束応力の発生は非常に小さくなし得る。

外殻１１の上部に作用する炉内原料の降下荷重は外殻１
１と内殻９との間に介設され螺旋状の冷却媒体通路１３
を区画形成するコイル部材１２により内殻９に伝達され
ることになり、内殻９が降下荷重による曲げモーメント
に対抗するために外殻１１の曲げ強さについてか外殻１
１の長さが如何に長くなろうとも、上記コイル部材１２
の１ピッチ分についてのみ考慮すれば良いことになる。

従って、外殻１１の肉厚は大巾に薄くでき、外殻１１の
冷却が十分に行える。

また、外殻１１の温度を大きく下げることができると共
に外殻１１の内外面の温度差が小さくなり、外殻１１に
発生する熱応力は大巾に低下させることができる。

また、外殻１１と内殻９とはそれぞれの先端部の方で係
合しているので先端の漏斗状部における外殻と内殻との
軸方向への熱膨張差が小さく、最も熱負荷の大きい漏斗
状部においてもコイル部材１２と外殻１１との隙間を小
さく保持でき、従って、螺旋状の冷却媒体通路を確保す
ることができる。

さらに、先端部での外殻１１と内殻９との接合は溶接で
はなく保合突起２３によるはめあい構造とされているの
で、半径方向に対する拘束力がなく、外殻と内殻との半
径方向へ熱膨張差が生じても、熱応力が生じない。

尚、炉内ガスは吸引口８から管体２の吸引通路６に吸引
されランス１外部に導びかれる。

また炉内ガス温度は熱電対３によって測定される。

尚、上記実施例において、螺旋状の冷却媒体通路１３を
、外殻１１と内殻９との間にコイル部材１２を介するこ
とにより形成したが、これに限らず内殻９の外周部ある
いは外殻１１の内周部に螺旋状の溝を刻設することによ
って構成しても良いことは勿論である。

更に、上記実施例にあってはランス１本体が少なくとも
測定手段を収容した管体２と内殻９とによって構成され
ているが、これに限らず一つの管状の内殻によって構成
しても良いことは勿論である。

また、内殻９の断面形状は炉内原料の荷重に充分耐え得
るものであれば任意に決定し得ることは勿論である。

以上要するに本考案によれば次の如き優れた効果を発揮
する。

（１）ランスを構成するための測定手段を収容する内殻
と最外殻とを分離し、外殻を熱膨張自在に構成したため
に炉内原料による降下荷重によって生じる曲げモーメン
トを内殻によって受けることができ、外殻の肉厚を薄く
することができる。

また、外殻を薄くすることができるために、十分冷却す
ることができ、外殻の温度を低く押えると共に外殻の内
外面の温度差を小さく押え外殻に発生する熱応力を小さ
くでき、高価な耐熱特殊鋼を使用する必要がない。

（２）測定手段を収容する内殻の外周部全体を冷却媒体
（冷却水）に浸すことができ、全体の温度を低く維持す
ることができ、もって内殻を含むランス全体を高価な耐
熱特殊鋼を用いることなく成型し得る。

（３）最外殻を熱膨張自在に形成したため、熱膨張差に
よって内殻を含むランス全体にクラックの発生を起させ
ない。

（４）冷却媒体を直接、最も高温になるランス先端部に
導き、螺旋状に配設された冷却媒体通路に強制的に流す
ために冷却媒体の通路でのよどみが生じることなく、且
つ高温部はど流速を大きくすることができ、理想的な冷
却が達威し得る。

（５）従って、高温、高荷重下のシャフト乃至炉下部の
ガスサンプリングについて採用することができ、且つ安
価で信頼性の高いランスを提供することができる。

（６）外殻と内殻との接合をはめあい構造としたので、
外殻と内殻との半径方向に対する拘束力がなく、半径方
向への熱膨張差による熱応力の発生を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す断面図、第２図は本考案の好適一
実施例を示す側断面図、第３図は第２図■−■線断面図
、第４図は内殻外周部上に形成された冷却媒体通路を示
す概略側面図である。 図中、１はランス、９は内殻、１１は外殻、１３は冷却
媒体通路、１９は伸縮自在継手である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 高炉等の固体原料充填層内へ挿抜されて、冷却媒体によ
   り冷却されつつサンプル用のガスを採取すると共に炉内
   温度等を検知するガスサンプリング装置のランスにおい
   て、ランス本体の外周部を挿入される炉内原料の重力方
   向の降下荷重に耐えるように断面略オーバル状に：形成
   し、該ランス本体の外周部に、これを被うべくその先端
   部が外周部に係合し基端部が伸縮自在継手を介して長手
   方向に熱膨張自在に外殻を設け、上記ランス本体の基端
   部から先端部に向って順次ピッチ巾を小さくして先端部
   から基端部へ流れる上流側の冷却媒体の流速を高めるよ
   うに螺旋状の冷却媒体通路を形成したことを特徴とする
   ガスサンプリング装置のランス。