(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シュートを備えた高炉装填装置であって、
高炉（10）上に張り出した支持構造物（22）と、
高炉に堅固に取り付けられる装着フランジ（18）と、
支持構造物（22）により支持されたバッチ式ホッパー（26、28）と、
一方の端でバッチ式ホッパー（26、28）へ、他方の端で前記装着フランジ（18）へ密封態様で接続されるシュート（32）用駆動ハウジング（30）と、
ハウジング（30）に装着され、前記回転シュート（32）を支持する少なくとも一つの大直径ローラ・リング（40）とを備え、
前記リング（40）は一連の剛性素子により前記装着フランジ（18）へ機械的に接続されている回転シュートを備えた高炉装填装置に於て、
少なくとも一つの変形可能連接素子（70、80、90、100）が、前記装着フランジ（18）の変形を前記ローラ・リング（40）へ剛性伝達するのを大いに回避するように、前記装着フランジ（18）と回転シュート（32）を支持する前記ローラ・リング（40）との間で前記一連の剛性素子に組み込まれていることを特徴とする回転シュートを備えた高炉装填装置。
【請求項２】
前記ハウジング（30）は前記装着フランジ（18）と前記バッチ式ホッパー（26、28）との間に密封態様で接続された外方ジャケット（82）と、前記ローラ・リング（40）を装着した高剛性を有する装着プレート（48）とを含み、また前記変形可能連接素子（80）は前記ジャケット（82）で前記装着プレート（48）を支持することを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
【請求項３】
前記変形可能連接素子（80）はＵ字形区分を有することを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項記載の装置。
【請求項４】
前記装着プレート（48）はその剛性を増加させる補強材（84）を含むことを特徴とする請求の範囲第２項又は第３項記載の装置。
【請求項５】
前記変形可能連接素子はハウジング（30）と前記装着フランジ（18）との相対変位を可能にしながら前記ハウジング（30）を密封態様で前記装着フランジ（18）へ接続する第１伸縮継手（70）を含むことを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
【請求項６】
前記バッチ式ホッパー（26、28）はこの剛性支持構造物（22）により支持され、前記ハウジング（30）は前記ホッパーにより堅固に支持されることを特徴とする請求の範囲第５項記載の装置。
【請求項７】
前記ハウジング（30）は前記剛性支持構造物（22）により支持され、第２伸縮継手（72）は前記ハウジング（30）と前記バッチ式ホッパー（26、28）との間で接続されることを特徴とする請求の範囲第５項記載の装置。
【請求項８】
前記ローラ・リング（40）は前記変形可能連接素子（90）を介して前記ハウジング（30）に直接支持されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
【請求項９】
前記変形可能素子（90）は変形可能壁を有するスリーブであることを特徴とする請求の範囲第８項記載の装置。
【請求項１０】
前記ハウジング（30）は前記装着フランジ（18）で前記変形可能連接素子（100）を介して支持されることを特徴とする請求の範囲第１項記載の装置。
【請求項１１】
前記変形可能連接素子（100）は下方装着フランジ（102）と、上方装着フランジ（104）と、下方フランジ（102）を上方フランジ（104）に密封態様で接続した変形可能金属壁であって、シュート（32）／ハウジング（30）組立体の重量を支持するように寸法決めされた変形可能金属壁（106）と、二つのフランジの相対変位を制限する停止具（108、110）とを含むことを特徴とする請求の範囲第10項記載の装置。
【請求項１２】
前記変形可能金属壁（106）は絶縁圧縮可能材料（112）を充填されたループを含むことを特徴とする請求の範囲第11項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は回転シュートを備えた高炉装填装置に関し、前記装置は高炉上に張り出した支持構造物と、この支持構造物により支持されたバッチ式ホッパーと、一方の側でバッチ式ホッパーに、他方の側で高炉に堅固に取り付けられた装着フランジに、それぞれ密封態様で接続されたシュート用駆動ハウジングと、前記回転シュートを支持するために前記ハウジングに装着された少なくとも一つの大直径ローラ・リングとを含む。
この種の装置は、例えば、書類US−Ａ−3693812;US−Ａ−3880302;US−Ａ−3814403;US−Ａ−4941792及びUS−Ａ−5022806に記載される。これらの装置に於て、シュートは、大直径のローラ・リングによりハウジングで支持される回転ケージに懸架されている。回転ケージはバッチ式ホッパーをシュートへ接続する軸流チャンネルの下方部分を画成し、大直径ローラ・リングは外側でこの軸流チャンネルを包囲する。ローラ・リングは大きな軸方向力及び傾動モーメントを吸収するように設計されている。それは転動体により接続された二つの同軸リングを含む。二つのリングの内の一方は回転ケージに堅固に取り付けられ、他方のリングはハウジングに組み込まれた支持プレートに堅固に取り付けられる。ハウジングはそれ自体に下方フランジを有し、この下方フランジによりハウジングは装着フランジに堅固に支持され、前記装着フランジは高炉へ取り付けられている。バッチ式ホッパーは、堅固に、あるいは伸縮継手を介して、密封態様でハウジングへ接続される。要するに、周知の装置に於て、シュートの重量は支持プレート及びハウジングを介して高炉の装着フランジへ剛性的に伝達される。
この種のシュート用懸架装置を備えた多くの装填装置が、20年以上の間、溶鉱炉に利用されてきた。大直径ローラ・リングは、ハウジングにシュート用回転懸架装置を設ける最も信頼性ある現在周知の方法である。
この種の回転シュート用懸架装置は十分に満足なものであるが、それにも拘らず、実際に得られる大直径ローラ・リングの有効寿命は計算による予想値よりも実質的に低いことは指摘されるべきである。この現象は数年前から知られているが、当技術の熟練者は今まで実際に何故ローラ・リングを計算による予想よりも早く交換しなければならないのか説明できなかった。
本発明の基本的課題は前文に記載した種類の装置に於けるローラ・リングの有効寿命を増すことである。
この問題は少なくとも一つの変形可能連接素子にその解決法を見いだしており、この変形可能連接素子は高炉に堅固に取り付けられた装着フランジを回転シュートを支持するローラ・リングへ機械的に接続する一連の剛性素子に組み込まれ、その際、前記装着フランジの前記ローラ・リングへの変形の伝達が殆ど回避される。
本発明のある種の利点は高炉に堅固に取り付けられた装着フランジがローラ・リングの有効寿命に影響を及ぼす非対称変形を受けるということを理解していることである。高炉に装着されたフランジのこれらの変形は、一方では高炉の内圧に起因しており、他方では高炉の熱膨張に起因する。恐らくはこの非対称性は、装着フランジを堅固に取り付けた高炉のドームが例えば幾つかの大きな局部開口を有する非対称構造であるという事実に起因している。従って、このドームは熱源の内圧及び応力の組合せ効果により非対称的に変形される。更に、このドームは必ずしも均一に加熱されない。実際、内部耐火ライニングはある場所で薄くなり、それにより当然、ドームの非対称加熱を生じ、故にドームの壁内に於て非対称熱応力領域が生じる。要するに、ドームは非対称変形を受け、ドームに取り付けられた装着フランジの非対称変形を必然的にもたらす。
現在の技術水準の装置に於て、これら装着フランジの非対称変形はハウジングの一連の多少、剛性のある素子を介してローラ・リングへ伝達される。従って、ローラ・リングは特にその円形形状及び平坦性に影響を及ぼす非対称応力及び歪場を受ける。この結果、より早く摩耗し、故に有効寿命が減り、ある場合には、理論的に得られる有効寿命に到達するかなり前にローラ・リングが完全にロック状態になることさえある。
本発明による装置に於て、高炉の装着フランジを回転シュートを支持するローラ・リングへ接続する一連の剛性素子に組み込まれた変形可能連接素子は、装着フランジの非対称変形の大部分をこれらの変形がローラ・リングの幾何学的形状を変える以前に吸収する。
有利な第１実施例に於て、変形可能連接素子は装着プレートとハウジングの外方ジャケットとの間で接続される。ローラ・リングはこの装着プレートに取り付けられ、ハウジングの外方ジャケットは高炉に取り付けられた装着フランジに直接取り付けられる。このフランジの変形は変形可能連接素子により大部分吸収される。得られる吸収効果は、もし変形可能素子よりも遙かに大きい剛性を支持プレートに与える補強材が支持プレートに取り付けられるならば向上される。
本発明の有利な第２実施例に於て、変形可能連接素子は、高炉の装着フランジとハウジングとの相対変位を可能にしながら、前記ローラ・リングを包被したハウジングを炉の装着フランジに密封態様で接続する第１伸縮継手により形成される。次いでハウジングは剛性支持構造物又はバッチ式ホッパーにより直接支持される。バッチ式ホッパーは剛性支持構造物により直接又は非直接的に支持される。故にローラ・リングを支持するハウジングと装着フランジとの間の全ての剛性的連接が除去される。
有利な第３実施例に於て、変形可能連接素子はハウジングに組み込まれた装着プレートとローラ・リングとの間で直接接続される。この解決法は当然ローラ・リングの最良の保護を提供するが、なぜなら支持プレートの変形はそれ自体もまた吸収されるからである。
第１及び第３実施例に於て、変形可能連接素子は好ましくは変形可能ループを画成する環状壁を有するリングである。
有利な第４実施例に於て、本発明による変形可能連接素子は装着フランジでハウジングを直接支持する。この解決法は上記第１実施例とは異なり、その相違点は変形可能連接素子がハウジング／シュート組立体の重量を高炉の装着フランジへ直接伝達でき、一方、第１実施例に於ける伸縮継手は専らハウジングを高炉の装着フランジへ密封態様で接続することに使用され、ハウジング／シュート組立体の重量を吸収することには決して関与していないということである。
本発明の他の利点及び特徴は本発明の幾つかの好適実施例の詳述から、また添付図面に於けるこれら好適実施例の説明から推論されよう。図中、
図１は本発明による第１実施例の回転シュート付き装填装置を備えた高炉の立面図であり、一部が横断面図で示される。
図２は図１による装置の実施例の変化例を同様の図で示す。
図３は本発明による第２実施例の回転シュート付き装填装置の一部を形成する回転シュート用の駆動ハウジングの垂直平面を通る横断面図を示す。
図４は本発明による第３実施例の回転シュート付き装填装置の一部を形成する回転シュート用の駆動ハウジングの垂直平面を通る横断面図を示す。
図５は本発明による第４実施例の回転シュート付き装填装置の一部を形成する回転シュート用の駆動ハウジングの垂直平面を通る横断面図を示す。
図６は図５の変形可能連接素子の詳細を示す。
先ず図１に関し、参照符号10を用いて全体的に高炉を示していることに注目されよう。これは、例えば溶鉱炉にしてもよいが、回転シュートを備えた他の形式の炉にもできる。示されている高炉は円筒体12と末端ドーム14とを含む。この末端ドーム14は装着フランジ18により包囲された装填開口16を組み込んでいるが、この明細書の残りの部分では高炉10の装着フランジ18と称される。この装着フランジ18はドーム14へ堅固に取り付けられているのでドーム14のあらゆる変形の影響を受ける。
参照符号20を用いて全体的に回転シュート付き装填装置を示す。回転シュート付き装填装置は、第１に、高炉のドーム14上に張り出し且つ例えば高炉の体12に支えられた支持構造物22を含む。ある場合には、しかしながら、高炉は、角塔と呼ばれる独立した支持構造物により包囲され、支持構造物22はこの角塔により支持される。図１の頂部から底部まで、以下のものを区別することが可能である：即ち、
装填材料を収容する固定又は回転ホッパー24;
一端はホッパー24に関して、他端は炉10に関して密封されるバッチ式ホッパー26;
装填材料を秤量分配するシステム28、しばしばこれはバッチ式ホッパー26の下に位置する独立した素子であるが、用語を簡易化するために、本説明に於てはバッチ式ホッパー26の一部分を形成するものと考える；
駆動ハウジング30;及び、
高炉10の垂直軸線の回りに回転し、その傾斜角を垂直軸線に関して頻繁に変えることができるシュート32。
装填材料はバッチ式ホッパー26から秤量システム28及びハウジング30を通り回転シュート32上へ流出する。回転シュート32は参照符号34で示された装填面に装填材料を分配する。ハウジング30はシュート用懸架手段とシュート駆動用手段とを包被する。シュート32を懸架及び駆動する手段の各種形式は本説明の冒頭部分で引用した書類に詳述されている。図３を用いて、シュート用懸架及び駆動手段の一つの可能な実施例をここで簡単に説明する。
しかして、図３に関し、シュート32は二つの側方枢軸38′及び38″を介して回転ケージ36により支持されているのが見られる。これら側方枢軸38′及び38″はシュート32の水平枢動軸線を画成し、この水平枢動軸線の回りで垂直線に関してシュートの傾斜角を変化させることができる。回転ケージ36は炉10の軸線と同軸である送りチャンネル39の下方部分を形成する。ケージ36は、送りチャンネル39を包囲しケージ36の垂直回転軸線を画成する大直径ローラ・リング40によりハウジング30内で支持される。このローラ・リング40はシュート32の回転懸架用の試された、試験済み素子である。それは内輪42及び外輪44を含み、これら内輪及び外輪は大きな軸方向荷重及び傾動メーメントを支持することができるように転動素子46を介して接続される。回転ケージ36を支持するのは好ましくは外輪44であり、一方、内輪42はハウジング30の支持プレート48に取り付けられる。次いで外輪44は、高炉10の軸線の回りにケージ36を故にまたシュート32を回転させるための駆動機構（図示せず）の第１ピニオンホイール（図示せず）と相互作用する歯車50を支持する。
枢動機構はシュート32の傾斜角を回転時に変化することを可能ならしめる。この機構はしばしば第２大直径ローラ・リング52から成り、その内輪54は支持プレート48へ取り付けられる。この第２ローラ・リングの外輪56は駆動機構の第２ピニオンホイール（図示せず）と相互作用する歯車58を備える。この駆動機構は外輪56に回転運動を付与することができ、この回転運動はケージ36の回転運動に関して可変角度位相差を有することができる。枢軸38′及び38″の内の少なくとも一つの枢軸と外輪56とを機械的に接続した機構60はこの角度位相差又は移相（位相のずれ）を二つの枢軸38′及び38″の回りでのシュートの枢動に変換させることができる。かかる枢動機構は本説明の冒頭で言及した書類に詳述されている。
本発明によると、少なくとも一つの変形可能連接素子は、回転シュート32を支持するローラ・リング40を高炉の装着フランジ18へ機械的に接続する一連の剛性の素子に組み込まれ、その際、装着フランジ18とローラ・リング40との間の変形の剛性の伝達が回避されるようにする。図１ないし図５は本発明の幾つかの有利な実施例を示す。
図１の実施例によると、伸縮継手70はドーム14のフランジ18とハウジング30の装着フランジ18′との間で接続される。この伸縮継手70はハウジング30と高炉10との密封を保証し、一方、二つのフランジ18、18′の相対変位を許可する。ハウジング30はバッチ式ホッパー26と秤量システム28とから成る組立体により支持される。この組立体26/28はそれ自体、上述の如く、支持構造物22により支持されている。故に伸縮継手70は、主に密封機能を果たさなければならず、またハウジング30とシュート32とから成る組立体の重量を決して支持してはいけない。故に、この実施例に於て、ドーム14が、例えば、ドームに作用する非対称温度領域又は内圧の効果により非対称に変形することができることは評価されよう、その際、これらの変形がハウジング30に影響を及ぼすことはない。ハウジング30に組み込まれたローラ・リング40はドーム14の非対称変形により引き起こされる張力から防護される。
図２による装置はハウジング30が支持構造物22に直接支持されている点で図１の装置と区別される。第２伸縮継手72はバッチ式ホッパー26/ブロックシステム28の組立体とハウジング30との間で接続される。この実施例は一般にバッチ式ホッパー26よりも熱いハウジング30が両端で殆ど自由に拡張できるという利点を有する。更に、この第２伸縮継手は、もしバッチ式ホッパーの連続秤量が支持構造物22のホッパー26の支持体に組み込まれた秤量セルの使用を必要とする場合に、推奨される。
図３は変形可能連接素子がハウジング30に組み込まれた本発明の好適実施例を示す。この変形可能連接素子は、しばしば、ハウジングの支持プレート48とハウジング30の外方ジャケット82との間に接続された変形可能リング80を含む。この改変されたハウジング30は高炉10の装着フランジ18に堅固に装着される。実際、このフランジ18の変形はハウジング30の壁82に影響を及ぼすが、支持プレート48には殆ど又は全く影響を及ぼさない。支持プレート48がその剛性を増加させるボックス84により有利に補強されることは注目されよう。実際、変形可能リング80と比較して支持プレート48の剛性が大きくなればなるほど、ますます外方ジャケット82の変形は変形可能リングにより吸収される。故に支持プレート48の高剛性は変形可能リング80の変形に対する吸収効果を増幅させ、しかして支持プレート48がその平面内で、あるいはこの平面に対して直角方向に変形しないことを保証する。結論として、ドーム14の変形は、支持プレート48に取り付けられたローラ・リング40のリング42に於て、このリング42の円形形状及び平面度に影響を及ぼす変形を殆ど引き起こさない。
例えば変形可能リング80は開放Ｕ字形区分を有するリングである。次いで、その枝管の内の一方は例えば溶着で壁82へ取り付けたフランジを形成し；他方の枝管は例えば溶着で支持プレート48へ取り付けたフランジを形成する。リング80は、上で見られたように、支持プレート48よりも遙かに剛性がないように寸法決めされている。この結果として、壁82の変形はリング80のＵ字形区分の変形を引き起こし、プレート48の形状に影響を及ぼさない。
また図４は変形可能連接素子がハウジング30に組み込まれた実施例を示す。この実施例に於て、支持プレート48及びハウジング30の外方ジャケットは多少堅固に組み立てられる。他方、支持プレート48とローラ・リング40との間で、変形可能スリーブ90が接続される。変形可能スリーブ90はローラ・リング40に伝達することなしに支持プレート48の変形を吸収する。また図４の改変されたハウジングはそれ自体ドーム14のフランジ18に堅固に装着できる。
図５はハウジング30とドーム14との間に組み込むことができ且つハウジング30/シュート32組立体の重量をドーム14へ伝達できるという特徴を有する変形可能連接素子100の実施例を示す。変形可能素子100はドーム14へ取り付けられた下方フランジ102と、ハウジング30を支持する装着フランジ104とを含む。二つのフランジ102、104は、内側へ開放したループを形成する変形可能金属壁106により接続される。このループは好ましくは、リラ（lyre）形状を有することは注目されよう。金属壁106は、二つのフランジ102、104の相対的水平及び／又は垂直変位を可能としながら、ハウジング30/シュート32組立体の重量を装着フランジ104から下方フランジ102へ伝達できるように寸法決めされる。しかしながら、二つのフランジ102、104の相対運動が大きくなり過ぎて金属壁106の塑性変形をもたらすことのないように、停止具108、110が設けられている。停止具108は変形可能素子100の過大な圧縮を防ぐ。他方、素子110は二つのフランジ102、104の過大な伸張及び相対水平変位を防ぐ。主にタイロッド110は、壁106で形成されたループの軸方向伸張が炉の内圧の影響（バックグラウンド効果）により過大になるのを防ぐことを目的とする。
図６は変形可能素子100の好適実施例を詳細に示す。壁106により形成されたループが材料112で完全に満たされているのを見ることができる。これは鉱質綿の如き絶縁性圧縮可能材料である。環状スクリーン114は、ループの変形を狂わせることなしにループの開口を閉鎖する。この変形可能素子100の実施例が有する利点は、弾性特性に悪影響を及ぼす過度の加熱から変形可能壁106が保護されるということである。更に、壁106の変形を狂わせる非圧縮材料でループ内部を充填することは除外される。
提案した二つ又はそれ以上の実施例を結合させて、ドーム14の変形を吸収するというそれら実施例の効果を互いに相互支持する目的で、高炉用回転シュートを備えた一つの装填装置を作ることが可能なことは当技術の熟練者に理解されよう。しかして、例えば、図３の解決法と図２又は図５の解決法とを結合すること、あるいは図４の解決法と他の全ての解決法とを結合することが可能である。
【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図４】
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