(57)【要約】【課題】被補修面を目視で確認しながら手元で吐出量を切り換えることができ、逆火の発生がない流量可変バルブおよびそれを用いた耐火材溶射装置。【解決手段】選択的に流量を増減可能な流量可変バルブであって、バルブケース内に回転可能に支持されるボールの回転軸に直交する方向にそれぞれ貫通穿孔される大径孔、小径孔の流路を有し、小径孔の出口径は入口径よりも大とする流量可変バルブである。また、本発明は前記流量可変バルブを適用した耐火材溶射装置と耐火材溶射方法として捕らえることもできる。この構成によれば、ノズルマンが補修部位の状態を目視しながら、手元でバルブの径を切り替えることができ、必要とする吐出量に切り換えが可能であり、また、逆火のおそれもない。【選択図】図２
2020041656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択的に流量を増減可能な流量可変バルブであって、バルブケース内に回転可能に支持されるボールの回転軸に直交する方向にそれぞれ貫通穿孔される大径孔、小径孔の流路を有し、小径孔出口側の径は小径孔入口側の径よりも大であることを特徴とする流量可変バルブ。
【請求項２】
ランスと材料ホースの間に請求項１に記載の流量可変バルブを設置した耐火材溶射装置。
【請求項３】
前記大径孔の内径は、ランス内径の80%以上110%以下である請求項２に記載の耐火材溶射装置。
【請求項４】
前記小径孔入口側の径はランス内径の40%以上65%以下である請求項２〜３のいずれかに記載の耐火材溶射装置。
【請求項５】
前記小径孔出口側の径は小径孔入口側の径の130%以上である請求項２〜４のいずれかに記載の耐火材溶射装置。
【請求項６】
請求項２〜５のいずれかに記載の耐火材溶射装置を使用し、前記流量可変バルブの大径孔側と小径孔側を切り替えて溶射材吐出量を調整する耐火材溶射方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流量可変バルブおよび耐火材溶射装置に関し、特にコークス炉の溶射装置に好適に使用できる流量可変バルブおよびそれを用いた耐火材溶射装置と耐火材溶射方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日稼動しているコークス炉は建設してから長期間経過したものが多く、特に炭化室は補修を繰り返しながら操業を継続している。操業を継続しながら補修を実施する技術として溶射補修法があり、金属の酸化発熱反応を利用した溶射法が利用されている。金属の酸化発熱反応を利用した溶射材の搬送には、エジェクタを利用した装置が一般的に使われている。
【０００３】
図３は、前記溶射装置の概要を示す図である。
【０００４】
ホッパー１１０に充填された可燃性粉体（金属粉体）と耐火性粉体とを含む原料粉体とノズル１２０から噴出される支燃性のキャリアガスとをエジェクタ１３０で混合してデフューザー１４０を介して材料ホース１５０に供給し、更に、ランス１６０とノズル１７０を介して炉内に噴出し燃焼させて、耐火組成物を形成する構造になっている。
【０００５】
当該装置において、溶射材の吐出量はエジェクタ能力の他に、前記材料ホース１５０の内径、ランス１６０の内径、ノズル１７０の内径などに依存する。前記ホース１５０の内径を調節する具体的な構成として、材料ホース１５０の先端部のランス１６０との接続部付近に縮径部（後述）を設け、必要な吐出量に対応する径の縮径部を備えたランスを用いて吐出量を調整する方法が一般的である。
【０００６】
また、耐火粉末のキャリアガス量を増減することによって、耐火性粉末の吐出量を調整する方法が、特許文献1に開示されている。自動ランス駆動装置で行われる溶射において、溶射材料の吐出速度が一定であると、溶射ノズルが方向を変える部位では、折り返し動作のためランスの走査速度が低下し、それ以外の部分に対して多くの溶射材料が盛られることになるので、当該部位ではキャリアガス量を減らす必要があるためである。
【０００７】
すなわち、「耐火性粉末と耐火性粉末を搬送するためのガスとを混合し、耐火性粉末を材料吐出ノズルまで搬送する工程において、耐火性粉末と耐火性粉末を搬送するためのガスとが混合されてから、耐火性粉末が材料吐出ノズルまで搬送されるまでの間に混合するガスの量を、材料の吐出速度の制御前の基準となるガス量より増やすことにより、材料の吐出速度を下げて溶射を実施する。」ようにしている。
【０００８】
また、材料の吐出量をバルブで調整するという観点からは、特許文献2が開示されている。
【０００９】
すなわち、「液冷型電子機器に冷却用液体をポンプ１０から強制循環させる流体循環系に設置され、内部に流路が形成されたバルブ２０であつて、バルブケース２１内に回転可能に支持されるボール２３と、ボールの回転軸に直交する方向にそれぞれ貫通穿孔される大径孔２６、小径孔２７と、ボールの回転軸を構成するステム２５を介して、該ボールを回転させる操作用レバー２８とを備え、ポンプの吐出モードに対応して、操作用レバーを所定位置に旋回させるとともに、ボールを回転させ、このボールに穿孔された大径孔２６、小径孔２７のいずれかが選択的に流路を形成する構成の流量調整用バルブ。」としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開2015-157982号公報
【特許文献２】実開平2-60774号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
溶射による補修対象は、面損傷部、目地損傷部、れんが脱落部、破孔部、炉底など多岐にわたる。面損傷部や目地損傷部の補修においては肉盛量は少なくてよいので、40〜80kg/h程度に吐出量を調整している。これに対しれんが脱落部、破孔部、炉底の補修においては肉盛量を多く必要とするので、85〜100kg/h程度に吐出量を調整する必要がある。
【００１２】
上記のように異なる縮径部を有するランスを用いる場合は、前記吐出量を調整する必要が生じる度に異なる径の縮径部を有するランス径に取り換える必要があるが、炉の中で加熱されたランスを補修中に交換することは困難なため、低吐出量のまま時間を掛けて補修しているのが現状である。
【００１３】
コークス炉では操業しながら補修を行うため作業時間が限られており、補修が不十分なまま操業して損傷がより進み補修に掛ける時間がさらに増えるという悪循環に陥る。そのため補修作業の効率化が強く求められている。
【００１４】
特許文献1が開示する吐出量の調整機構は装置側での操作になるため、ノズルマンが必要とする時に吐出量を調整することが困難である。特に、高所を補修するためにリフト上での作業を行う時はノズルマンと装置操作者が離れるため、ノズルマンが必要とする時に吐出量を調整することはできない。
【００１５】
ノズルマンが手元で流量を調節できるよう、ランスと材料ホースの間に特許文献2に開示するような、流量調整バルブを設置する方法が考えられる。しかしながら、実際に特許文献2の流量切換え機構を溶射材の流量調整に適用すると、小径孔を選択した場合に流量可変バルブ内で材料と酸素が反応し、逆火が発生する問題があった。
【００１６】
上記逆火の原因は、バルブの上流側の孔から入った溶射材料が出口側の孔の周囲に衝突し、材料同士が衝突し合ったり摩擦したりすることで火花が発生するためと考えられる。
【００１７】
本発明は上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、ノズルマンが被補修面を目視で確認しながら手元で吐出量を切り換えることができ、逆火の発生がない流量可変バルブおよびそれを用いた耐火材溶射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明に係る流量可変バルブおよび耐火材溶射装置は、前記課題を解決するために開発されたものであって、以下の手段を採用している。
【００１９】
選択的に流量を増減可能な流量可変バルブであって、バルブケース内に回転可能に支持されるボールの回転軸に直交する方向にそれぞれ貫通穿孔される大径孔、小径孔の流路を有し、小径孔の出口径は入口径よりも大とする流量可変バルブである。
【００２０】
また、本発明は前記流量可変バルブを適用した耐火材溶射装置および耐火材溶射方法として捕らえることもできる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ノズルマンが補修部位の状態を目視しながら、手元でバルブの径を切り替えることができるようになっているので、必要とする吐出量に切り換えが可能であり、また、吐出量を絞った場合でも、逆火が発生せず作業効率が向上する。その結果十分な補修ができるようになり、補修後の炉の耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の溶射バルブの使用例を示す断面図。
【図２】本発明の溶射バルブの断面図。
【図３】溶射装置全体図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１（ａ）、（ｂ）は本発明に係る、耐火材溶射装置の主要部を示す図であり、それぞれ、以下に説明する溶射バルブについて異なる径の流路を選択した状態を示すものである。図２は本発明に係る溶射装置に用いる流量可変バルブの断面斜視図である。
【００２４】
前記ホース１５０の先端とランス１６０の後端は継ぎ手１０を介して接続され、当該継ぎ手１０の上流側に本発明に係る流量可変バルブ２０が、また下流側には従来から使用されている縮径部３０が配設される。
【００２５】
前記流量可変バルブは図２に示すように構成される。
【００２６】
ボール２１はバルブケース２９内に、開閉操作レバー２２の軸２３によって水平方向に回転可能に支持され、回転動作により以下の２つの流路が形成される。すなわち、当該ボール２１には前記軸２３に直角に大径孔２４と小径口２５が空けられている。前記大径孔２４と、小径孔２５は相互に直角をなし、前記開閉操作レバー２２を回すことによって、ホース１５０からランス１６０への通路の径を大小いずれかの径の孔２４、２５に変更することができることになる。
【００２７】
すなわち、面損傷部や目地損傷部の補修等小量の溶射量で足りる場合には、図１（ｂ）に示すように小径孔２５を選択し、れんが脱落部、破孔部、炉底の補修等肉盛量を多く必要とする場合は図１（ａ）に示すように、大径孔２４を選択できる構成としている。
【００２８】
上記流量可変バルブ２０は市販のボールバルブを上記のように加工して作成することができる。また、前記流量可変バルブに使用されるボール２１の材質は特に限定されるものではないが、ステンレス鋼が摩耗しにくく火花の発生も少ないことから好ましい。炭素鋼製やダクタイル鋳鉄製もあるが、火花が発生し易く、酸素と材料の反応を誘発するため好ましくない。
【００２９】
前記大径孔２４の径は、ランス１５０内径の80%以上110%以下が好ましい。80％より小さいと吐出量が減少し、110％より大きいと重量が増えてランス１５０の操作性が悪くなり好ましくない。
【００３０】
前記小径孔２５の上流側の径はランス内径の40%以上65%以下が好ましい。40％より小さいと吐出量が減りすぎて酸素と材料のバランスが悪くなり燃焼不良になるため好ましくない。また65％より大きくても吐出量の低減効果が小さくなるため好ましくない。より好ましくは、45〜55％である。当該小径孔２５の下流側の径は上流側の径より大きくする必要がある。下流側の径が上流側の径に対して130％未満である場合、下流側の孔周辺に材料が衝突し逆火が発生するリスクが高くなるため好ましくない。
【実施例】
【００３１】
以下に実施例及び比較例を示し、本発明の吐出量切り換えにおける吐出量低減効果を説明する。
【００３２】
表１，２に示す実験条件にて吐出量と逆火の有無を評価し、逆火しなかったものに関して燃焼性を評価した。各試験において材料搬送装置は、エジェクタ式の溶射装置を用いた。材料ホースは内径25mm、長さ12mのものを用いた。ランスは内径23.9mmで13．0mmの縮径部を装着した長さ2mのものを用い、先端のノズルには内径16mmのT型ノズルを用いた。流量可変バルブは、比較例２を除いてステンレス鋼製の20Aフルボアタイプ（ボア径20mm）を用い、比較例2ではステンレス鋼製の25Aフルボアタイプ（ボア径25mm）を用いた。酸素流量は29m3/h（標準状態）とした。
【００３３】
吐出速度は材料2kgを吐出する時間を計測し、吐出時間で割り戻して算出した。大流量側の吐出量は105kg/hであった。逆火は材料10kgを連続で吐出する間に、1分毎に吐出切換えを行っている間に発生した場合に「有」、発生しなかった場合に「無」とした。燃焼性は表面温度を700℃に加熱した耐火度SK36のれんが（幅230mm、高さ230mm、厚み30mm）に向けてランスを走査し材料1kgを溶射した際の官能で評価した。基準とする吐出量の燃焼性を「○」として、基準と同等と判断されたものを「○」、基準よりは劣るが失火しないで問題なく使用可能と認められるものを「△」、失火し使用に問題があると判断されたものは「×」とした。
【００３４】
実施例1〜7は小流量側の入口径を10〜15mmとランス内径の40〜65%としたものにおいて、出口径を入口径の130%以上とした例であり、何れも十分な吐出量の低減効果が得られ、逆火せず、燃焼性にも問題がなく、良好な結果が得られた。比較例１は、入口径が9mmとランス内径の38%とした例であり、吐出量が大きく低下し燃焼性が悪化した。比較例2は、入口径が16mmとランス内径の67%とした例であり、吐出低減量が不十分であった。比較例３〜5は、実施例１との対比において、入口径が10mmでランス内径の42%であるが、入口径に対する出口径が130%より小さい例であり、逆火が発生した。比較例６は、実施例7との対比において、入口径が15mmでランス内径の63%であるが、入口径に対する出口径が130%より小さい例であり、逆火が発生した。
【００３５】
【表１】
2020041656.tif 000003
【００３６】
【表２】
2020041656.tif 000004
【産業上の利用可能性】
【００３７】
上記したように、本発明は、ノズルマンが補修部位の状態を目視しながら、手元でバルブの径を切り替えることができるので、コークス炉の補修に利用することで、作業効率をあげることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１０・・継ぎ手
２０・・流量可変バルブ
２１・・ボール
２２・・操作レバー
２３・・軸
２４・・大径孔
２５・・小径孔
３０・・縮径部
１１０・・ホッパー
１２０・・ノズル
１３０・・エジェクタ
１４０・・デフューザー
１５０・・ホース
１６０・・ランス
１７０・・ノズル
【図１】
2020041656.tif 000005
【図２】
2020041656.tif 000006
【図３】
2020041656.tif 000007