(57)【要約】【課題】塊状物の押し出し特性を正確に把握し、実機設備の損傷防止および安定操業を確保するための、特性値の測定方法および測定装置の提供。【解決手段】（１）押し出し面と、その対向面と、底面と、２つの側壁面とで囲まれた直方体の空間内に充填された塊状物を対向面に向けて押し出しまたは圧縮し、押し出し面での荷重および側壁面での荷重またはさらに対向面での荷重を測定する塊状物の特性値の測定方法であって、充填された塊状物の底面における荷重を測定する塊状物の特性測定方法。（２）前記（１）の方法を実施するための測定装置。（３）前記（１）および（２）は、コークスケーキの押し出しまたは圧縮特性の測定に好適である。【選択図】　図６
2004108885.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押し出し面と、その対向面と、底面と、２つの側壁面とで囲まれた直方体の空間内に充填された塊状物を前記押し出し面から前記対向面に向けて押し出しまたは圧縮し、前記押し出し面において塊状物にかかる荷重および前記側壁面における荷重またはさらに前記対向面における荷重を測定し、前記塊状物の押し出し特性または圧縮特性を求める塊状物の特性値の測定方法であって、前記充填された塊状物の底面における荷重を測定することを特徴とする塊状物の特性測定方法。
【請求項２】
前記塊状物がコークスケーキであることを特徴とする請求項１に記載の塊状物の特性測定方法。
【請求項３】
押し出し面と、その対向面と、底面と、２つの側壁面とで囲まれた直方体の空間内に充填された塊状物を前記押し出し面から押し出しまたは圧縮する装置であって、前記押し出し面を構成し押し出し機により前記対向面に向かって押圧および移動可能な加圧プレートと、前記側壁面を構成し該側壁面間の間隔を調整可能な可動側壁と、前記対向面を構成し前記可動側壁の端面に近接または取り外し可能な受圧プレートと、前記底面を構成する底面部とを備え、前記加圧プレートおよび可動側壁および底面部またはさらに受圧プレートにかかる荷重を測定する荷重測定装置を設けたことを特徴とする塊状物の特性測定装置。
【請求項４】
前記塊状物がコークスケーキであることを特徴とする請求項３に記載の塊状物の特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばコークスケーキのような塊状物の集合体、もしくは、粒状または粉状物質の単に集合体、融着または粘着した集合体などの押し出し時あるいは圧縮時の挙動特性を測定す方法および測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
室炉式コークス炉において石炭を乾留して製造されるコークスケーキは、長さ十数ｍ、高さ数ｍ、幅数十ｃｍの大きさを有する。コークスケーキには大きな亀裂が多数存在し、亀裂により分断された数ｃｍ〜２０ｃｍ程度の個々のコークス塊が集合して上記コークスケーキを形成している。コークス炉内での乾留が完了すると、コークスケーキは押し出し機により水平方向に押し出されて炉外に排出される。
【０００３】
コークスケーキを押し出して排出する際には、多大な押し出し力を要したり、または、押し詰まったりして、その際に炉壁に大きな荷重がかかり、炉体損傷を引き起こすといったトラブルや事故が発生する場合がある。そのため、押し出し時や押し詰まり時のコークスケーキの挙動特性を把握することは、コークス炉の安定操業にとって重要な課題である。
【０００４】
押し出し時や押し詰まり時の挙動特性を測定する目的は、第１には、実炉の炉壁にかかる負荷荷重は直接測定することができないため、これを推定することにある。この推定結果により、炉壁の耐圧強度の設計指針、あるいは補修指針を検討することができる。第２には、原料やコークス製造条件が変化する場合に、予め挙動特性を測定しておけば、実炉における押し出し力や炉壁荷重を推算し、実炉に過大な押し出し力や炉壁荷重がかかる操業方法を回避し、実コークス炉の炉体損傷を予防できることである。
【０００５】
例えば、非特許文献１には、押し出し時や押し詰まり時の挙動特性から実炉の押し出し力や炉壁荷重を推算する方法が記載されている。
【０００６】
図１は、上記の文献に記載された押し出し方向の荷重、炉底部での摩擦抵抗、および炉壁部での摩擦抵抗の釣り合いを説明するための模式図である。
【０００７】
同図に基づき、押し出し方向の微小区間δｘ　における押し出し方向の荷重の増分と、炉底における摩擦抵抗と、炉壁における摩擦抵抗との釣り合いから、下記の（１）式により表される微分方程式が導出されている。
【０００８】
δＱ＝μ・（Ｗ／Ｌ）・δｘ＋μβ・（Ｑ／ｂｈ）・（２・ｈ・δｘ）　・・・（１）
ここで、各文字は以下のとおりである。
Ｑ　　　：押し出し方向の荷重、
Ｗ　　　　：コークス重量、
ｂ、ｈ、Ｌ：コークスケーキの幅、高さ、長さ、
μ　　：摩擦抵抗係数、
β　　：単位面積当たりの押し出し荷重に対する単位面積あたりの炉壁荷重　の比率、
ｘ　　　：押し出し方向の位置、
上式の右辺の第１項は微小区間δｘにおけるコークスケーキの自重に対する底面の摩擦抵抗を表す。また、第２項は、微小区間δｘの両側の炉壁面積（２・ｈ・δｘ）における、単位面積当たりに押し出し荷重（Ｑ／ｂｈ）に対してβの比率で生起した炉壁荷重による側壁の摩擦抵抗を表している。
【０００９】
前記の（１）式を整理すると、
δＱ＝｛（μＷ／Ｌ）＋（２μβ／ｂ）・Ｑ｝・δｘ　・・・（２）
（２）式をＱ＝０〜Ｑ、ｘ＝０〜ｘの区間で積分することにより、押し出し力Ｑ　として次式が得られる。
【００１０】
Ｑ（ｘ）＝（Ｗｂ／２Ｌβ）・［ｅｘｐ（２μβｘ／ｂ）−１］　　　　　　・・・（３）
また、明確には記載されていないものの、上述の考え方によれば、単位面積当たりの炉壁荷重Ｒ　は次のように計算される。
【００１１】
Ｒ（ｘ）＝β（Ｑ（ｘ）／ｂｈ）＝（Ｗ／２Ｌｈ）　・［ｅｘｐ（２μβｘ　／ｂ）−１］　・・・（４）
これらの式よれば、コークスケーキの挙動特性として、摩擦抵抗係数μと単位面積あたりの押し出し荷重に対する炉壁荷重の比率βが得られれば、コークスケーキの押し出し力や炉壁荷重が推算できる。
【００１２】
例えば、非特許文献２には、コークスケーキの押し出し挙動特性や圧縮挙動特性の測定について記載されている。この例は、片方のコークス炉壁が可動壁である試験コークス炉において、石炭を乾留して製造したコークスケーキを排出する際に使用する押し出し機にロードセルを設けて押し出し力を測定するとともに、可動壁をロードセルで支持および固定して可動壁にかかる荷重を測定したものである。また、炉壁荷重を測定する際には、押し出し機とは反対側の排出側の炉蓋を固定して、コークスケーキを圧縮し、押し出し力と炉壁荷重との関係を測定している。
【００１３】
また、特許文献１には、間隔調整可能に対向配置された側部可動壁と、可動壁の端面に当接して囲いを形成できる受け側可動壁と、受け側可動壁と対向する位置に設けられた横行自在な押し出し機とに、それぞれロードセルを設けた押し出し圧力測定測定装置を用い、押し出し荷重、ならびに側部可動壁および受け側可動壁にかかる荷重を測定する方法が開示されている。さらに、側部可動壁には多数のロードセルを設置して、炉壁にかかる局所的な荷重を測定する方法も記載されている。
【００１４】
いずれの測定においても、押し出し機と対向する壁を設けて測定するのは、試験炉におけるコークスケーキが約３００ｋｇ前後であるため、対向する壁がない場合には、小さな押し出し力を加えただけであっても、コークスケーキが動いてしまい、実炉における押し出し力相当あるいは押し詰まり時相当の押し出し力に対する特性値を測定できないからである。
【００１５】
図２は、上記の非特許文献２の記載内容に基づいて、押し出し方向の荷重、炉底部での摩擦抵抗、および炉壁部での摩擦抵抗の釣り合いを説明するための模式図である。
【００１６】
前記の特性値βおよびμは、上記の測定により得られる、押し出し力Ｑｐ、炉壁荷重Ｒ　および受け側荷重Ｑｄを用い、図２の関係を参照して、以下のように求められる。
【００１７】
特性値βは、単位面積当たりの押し出し荷重に対して生起した単位面積あたりの炉壁荷重であるから、試験したコークスケーキの幅、高さ、および長さがそれぞれｂ、ｈ、およびＬであるとき、下記（５）式、あるいは（５）式を整理した下記（６）式により得られる。
β＝（Ｒ／ｈＬ）／（Ｑｍ／ｂｈ）　・・・（５）
β＝（Ｒ／Ｑｍ）・（ｂ／Ｌ）　　・・・（６）
ここで、（Ｒ／ｈＬ）は単位面積あたりの炉壁荷重、（Ｑｍ／ｂｈ）は単位面積あたりの押し出し荷重であり、Ｑｍは、押し出し力Ｑｐと受け側荷重Ｑｄの平均値である。押し出し荷重として、押し出し力Ｑｐではなく、受け側荷重Ｑｄとの平均値を用いたのは、押し出し機近傍のコークスは、Ｑｐの力で押されているが、受け側近傍では、Ｑｄの力でしか押されていないからである。
【００１８】
摩擦抵抗係数μについては、押し出し方向の力の釣り合いから、下記（７）式
Ｑｐ−Ｑｄ＝μＷ＋２μＲ　　・・・（７）
により表される関係があるので、次式（８）式により求められる。
【００１９】
μ＝（Ｑｐ−Ｑｄ）／（Ｗ＋２Ｒ）　・・・（８）
ここで、Ｗは試験コークスケーキの重量である。
【００２０】
しかしながら、このように求められた特性値βおよびμを用いて、実コークス炉の押し出し力を推算すると、実際の押し出し力に比較して非常に大きな値となり、その原因は、これらの特性値が正確に得られていないためとの懸念があった。また、得られた摩擦抵抗係数μの値は、一般の値よりも非常に大きな値となるのが現実であった。
【００２１】
【非特許文献１】
Ｊｏｓｅｐｈ　Ｇｉｂｓｏｎ　ａｎｄ　Ｄｏｕｇｌａｓ　Ｈ．Ｇｒｅｇｏｒｙ、１９７９年　Ｉｒｏｎｍａｋｉｎｇ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、Ｖｏｌ．３８、ｐ．５２〜６１、Ｆｉｇ．９
【非特許文献２】
Ｊｏｈｎ　Ｔｕｃｋｅｒ　ａｎｄ　Ｇｅｏｆｆｒｅｙ　Ｅｖｅｒｉｔｔ、１９８９年　Ｉｒｏｎｍａｋｉｎｇ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、Ｖｏｌ．４８、ｐ．５９９〜６１７、Ｆｉｇ．１
【特許文献１】
特開平１０−３３２５０１号公報（特許請求の範囲、図１）
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前記の問題に鑑み、塊状物の押し出し移動時や圧縮時の挙動特性を正確に測定し、得られた特性値に基づいて、例えばコークス炉のような押し出し機構を有する実機大の設備における押し出し力の推算精度の向上を図るとともに、必要押し出し力の過大評価による設備の損傷を回避し、安定操業を確保できる方法および特性値測定装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の課題を達成するために、前記した従来技術の問題点について検討を加え、以下の（ａ）および（ｂ）の知見を得た。
【００２４】
（ａ）従来より、充填された塊状物を水平方向に押し出しまたは圧縮する場合に、充填層の底部にかかる荷重は、塊状物の自重であると考えられてきたが、実際には、押し出し力の影響により、塊状物の自重よりもはるかに大きな荷重がかかっている。
【００２５】
（ｂ）充填された塊状物の押し出しまたは圧縮時の挙動特性を測定するに際しては、充填層の底部にかかる荷重を測定することが重要である。
【００２６】
本発明は、上記の知見に基づき完成されたものであり、その要旨は、下記の（１）および（２）に示す塊状物の特性測定方法、ならびに（３）および（４）に示す塊状物の特性測定装置にある。
【００２７】
（１）押し出し面と、その対向面と、底面と、２つの側壁面とで囲まれた直方体の空間内に充填された塊状物を前記押し出し面から前記対向面に向けて押し出しまたは圧縮し、前記押し出し面において塊状物にかかる荷重および前記側壁面における荷重またはさらに前記対向面における荷重を測定し、前記塊状物の押し出し特性または圧縮特性を求める塊状物の特性値の測定方法であって、前記充填された塊状物の底面における荷重を測定する塊状物の特性測定方法。
【００２８】
（２）塊状物がコークスケーキである前記（１）に記載の塊状物の特性測定方法。
（３）押し出し面と、その対向面と、底面と、２つの側壁面とで囲まれた直方体の空間内に充填された塊状物を前記押し出し面から押し出しまたは圧縮する装置であって、前記押し出し面を構成し押し出し機により前記対向面に向かって押圧および移動可能な加圧プレートと、前記側壁面を構成し該側壁面間の間隔を調整可能な可動側壁と、前記対向面を構成し前記可動側壁の端面に近接または取り外し可能な受圧プレートと、前記底面を構成する底面部とを備え、前記加圧プレートおよび可動側壁および底面部またはさらに受圧プレートにかかる荷重を測定する荷重測定装置を設けた塊状物の特性測定装置。
【００２９】
（４）塊状物がコークスケーキである前記（３）に記載の塊状物の特性測定装置。
本発明において、「塊状物」とは、粒状物質、粉状物質、もしくはこれらが粘着、焼結または融着した団塊状物質またはケーキ状物質をいう。
【００３０】
「直方体の空間」とは、略直方体の空間を意味し、例えば実機のコークス炉のように、押し出し側からコークス排出側に向かって側壁間隔がわずかに増大する場合や、逆に、減少する場合なども含まれる。
【００３１】
「可動側壁の端面に近接」とは、加圧プレートにより圧縮された塊状物が可動側壁の端面と受圧プレートとの間隙から流出しない程度に接近していることを意味する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明についてさらに詳細に説明する。
１）塊状物の特性測定装置
図４は、本発明に係る塊状物の特性測定装置の一例を示す側面図であり、図５は、同じく本発明に係る塊状物の特性測定装置の例を示す正面図である。
【００３３】
基台１８上の左方には押し出し機１が設置されており、基台中央部には、加圧プレート２、受圧プレート５、２個の可動側壁７、底面部台車１０、および上部錘１５により囲まれた長方形の空間を有する、塊状物１６を収容できる塊状物収容部が設置されている。押し出し機は、図中の左から右方向に対象物を押し出し、あるいは、圧縮することができる。押し出し機の出力側は、塊状物収容部内に装入された例えばコークスケーキなどの塊状物と接触する加圧プレートに接続されており、加圧プレートを図中の左方から右方向に押圧および変位させることができる。
【００３４】
加圧プレートの外面と押し出し機の出力側との間には、荷重測定装置（ロードセル）３が設置されており、加圧プレート（押し出し面）に作用する垂直な押し出し荷重、または圧縮荷重を測定できる。押し出し機は、電気駆動式または油圧駆動式のシリンダで構成され、押し出し距離を測定することができる。なお、受圧プレートを設置した状態で加圧プレートを変位させて塊状物の圧縮試験を行う場合は、前記押し出し距離は塊状物の圧縮距離に該当し、受圧プレートを取り外した状態で塊状物の押し出し試験を行う場合は、前記押し出し距離は塊状物の押し出しによる移動距離に該当する。
【００３５】
加圧プレートに対して押し出し機と反対側には、受圧プレートが設置されている。受圧プレートは、取り外し可能なように基台に設置された三角ブラケット４により支持固定され、コークスケーキが水平方向に移動しないように押さえる機能を有する。また、三角ブラケットを取り外せば、コークスケーキを図中の左方から右方へと押し出す試験が可能である。受圧プレートの外面と三角ブラケットとの間には、ロードセル６が備えられ、コークスケーキを圧縮した際に受ける受圧面に垂直な荷重（受け側荷重）を測定することができる。
【００３６】
塊状物収容部の側壁面を構成する可動側壁は、押し出し方向に垂直な方向に平行移動させることにより、両側壁の間隔を変更することができる。可動側壁は、一端をフレーム２０により支承された位置調整ボルト８により両側壁間の間隔を調整して固定される。位置調整ボルトの他端と可動側壁外面との間にはロードセル９が備えられ、側壁面にかかる垂直な荷重（側壁荷重）を測定することができる。
【００３７】
塊状物は底面部台車の上に載置され、塊状物収容部に収容される。底面部台車は、レール１１上を押し出し方向と平行な方向に移動することができる。また、底面部台車は、底面部台車固定フック１２により基台に固定することもできる。
【００３８】
レールと基台との間には、ロードセル１３が設置されており、塊状物から底面部台車にかかる垂直方向の荷重（底面荷重）を測定することができる。さらに、底面部台車と底面部台車固定フックとの間には、ターンバックル１７を介して引っ張り型ロードセル１４が備えられ、底面部台車にかかる押し出し方向の力、すなわち、コークスケーキの底面部摩擦抵抗を測定できるようになっている。この底面部摩擦抵抗係数の測定は、後述するように、側壁部と底面部とが異なる材質で構成され、それぞれの摩擦抵抗係数が相違する場合には、特に重要である。
【００３９】
可動側壁および底面部は、コークス炉を模擬できるように、塊状物のコークスケーキとの接触面は煉瓦で構成されており、押し出し機の加圧プレートおよび受圧プレートは、鋼板で構成されている。もちろん、塊状物収容部の各壁部および底面部は、その材質や形状を変更することにより、種々の塊状物、または、塊状および粉状物質について、様々な条件を再現した試験をすることが可能である。
【００４０】
また、上部には上部錘を懸垂できるウィンチ１９を備え、実コークス炉における高さ方向の中部または下部にシミュレートさせて、コークスケーキの上部に荷重をかけることもできる構成となっている。なお、上部からの加重負荷手段としては、他に、気体圧力または液体圧力などを利用したパワーシリンダーなどの圧下手段を適用することもできる。
【００４１】
もちろん、一般の塊状物、または、塊状および粉状物質を対象として、その堆積層高が問題となる実機プラントの中部あるいは下部に相当する荷重下での試験も行うことができる。
【００４２】
２）塊状物の特性測定方法
次に、本発明の荷重測定結果から塊状物の特性値を求める方法を説明する。
【００４３】
図３は、本発明の方法における押し出し方向の荷重、受け側荷重、上面からの荷重、底面部での摩擦抵抗、および側壁部での摩擦抵抗の釣り合いを説明するための模式図である。
【００４４】
本発明の測定装置によれば、押し出し力Ｑｐ、受け側荷重Ｑｄ、および側壁荷重Ｒに加え、底面荷重Ｓを測定することができる。
【００４５】
押し出し方向の荷重の釣り合いに基づき、下記の（９）式が成立する。
【００４６】
Ｑｐ−Ｑｄ＝μＳ＋２μＲ　　・・・（９）
上記（９）式より、摩擦抵抗係数μは、（１０）式により求めることができる。
【００４７】
μ＝（Ｑｐ−Ｑｄ）／（Ｓ＋２Ｒ）　・・・（１０）
また、特性値βは、炉壁への荷重伝達比率を示す特性値であり、従来の特性測定技術によれば、炉壁荷重は押し出し力によってコークスケーキが圧縮されて生起すると考えられていた。しかし、実際には底面荷重Ｓ　の反力として底面からＳの荷重で圧縮されて側壁荷重として伝達する部分も存在する。したがって、βは下記の（１１）式により表される。
β＝（Ｒ／ｈＬ）／｛（Ｑｍ／ｂｈ）＋（Ｓｍ／ｂＬ）｝・・・（１１）
ここで、Ｑｍは、前述のように押し出し力Ｑｐと受け側荷重Ｑｄとの平均値である。
【００４８】
Ｓｍは、高さ方向に受ける荷重の平均値であり、通常は上部からは荷重を受けず、底面部から荷重Ｓを受けるので、下記の（１２）式により表される。
【００４９】
Ｓｍ＝Ｓ／２　・・・（１２）
実炉コークスケーキの下部を模擬して上部に錘を載置した場合などでは、錘の荷重をＷｔとすると、Ｓｍは（１３）により表される。
【００５０】
Ｓｍ＝（Ｗｔ＋Ｓ）／２　・・・（１３）
さらに、底面部台車固定フックと底面部台車との間に設けたロードセル１４の引っ張り荷重Ｔからも摩擦抵抗係数μを求めることができる。引っ張り荷重Ｔは、コークスケーキと底面部台車のとの摩擦力によって底面部台車が押し出されるのを抑止することにより生じる。つまり、引っ張り荷重Ｔは、底面部摩擦力を測定していることになる。したがって、摩擦抵抗係数μは、引っ張り荷重と底面荷重の比（Ｔ／Ｓ）の値により得ることができる。なお、底面部台車と装置基部（レール）との間の摩擦抵抗が無視できない場合には、得られた摩擦抵抗係数は実際よりも低い場合になると考えられる。その場合には、予め、底面部台車と装置基部との摩擦抵抗係数を求め、補正すればよい。本測定装置では、０．０４であった。
【００５１】
また、側壁と底面が異なる材質で構成されている場合などのように、底面の摩擦抵抗係数と側壁の摩擦抵抗係数が異なる場合がある。この場合には、上記引っ張り荷重Ｔのように、底面部台車固定フックと底面部台車の間に設けた荷重測定装置による測定値から求めた摩擦抵抗係数が底面部の摩擦抵抗係数となる。
【００５２】
さらに、前述のコークスケーキの荷重の釣り合い式は、底面部の摩擦抵抗係数μｓと側壁部の摩擦抵抗係数μｗとを用いて、下記の（１４）式のように書き直せるので、側壁摩擦抵抗係数μｗは、（１５）式から求めることができる。
【００５３】
Ｑｐ−Ｑｄ＝μｓ・Ｓ＋２μｗ・Ｒ　・・・（１４）
μｗ＝（Ｑｐ−Ｑｄ−μｓ・Ｓ）／２Ｒ　・・・（１５）
このように移動可能な底面部と、その移動を抑止するための張力を測定できる荷重測定器を設けることにより、底面部摩擦抵抗係数と壁面部摩擦抵抗係数が異なる場合にも、同一の測定試験においてそれぞれの値を求めることができる。
【００５４】
【実施例】
別途設置した図示しない試験コークス炉を用いて製造したコークスケーキを用いて、特性測定試験を行った。
【００５５】
試験コークス炉からの排出時および物性試験装置（塊状物収容部）に装入する際のコークスケーキの変形を防止するため、金枠を用いて石炭を乾留し、幅０．４５ｍ、高さ１ｍ、長さ１ｍのコークスケーキ１６を製造した。受圧プレート５および三角ブラケット４を取り外し、引き出された底面部台車１０の上に、試験コークス炉より排出し冷却したコークスケーキを載置し、金枠を取り除いて底面部台車ごと試験位置に装入した。また、コークスケーキの設置に際しては、底面部台車を物性試験装置から取り外して、試験コークス炉で製造したコークスケーキを底面部台車上に排出した後、底面部台車ごと物性測定装置に移動してから試験位置にセットすることもできる。
【００５６】
コークスケーキを物性試験装置に装入後、三角ブラケットおよび受圧プレートを取り付け、底面部台車を底面部台車固定フック１２により固定したのち、コークスケーキの位置をターンバックル１７により微調整し、側壁をコークスケーキに接する位置、すなわち、クリアランスが０ｍｍとなる位置に設定した。その後、押し出し機１を作動させて加圧プレート２を１ｍｍ／ｓの速度で前進させ、特性測定試験を行った。
【００５７】
図６は、本発明に係る特性測定装置により測定された押し出し力と各部の荷重測定結果との関係を示すグラフである。側壁荷重は両方の側壁にかかる荷重の合計量を示している。
【００５８】
同図から明らかなように、受け側荷重および側壁荷重は、押し出し力に比例して増加している。また、底面荷重も試験開始時にはコークスケーキ重量に一致しているが、押し出し力の増加に比例して大きく増加している。
【００５９】
この底面荷重の増加はコークスケーキ重量に対して数倍以上に大きくなり、かつ、側壁荷重と同等以上であることがわかる。このように、コークスケーキのような物質を水平方向に移動あるいは圧縮する物性測定においては、底面の荷重は、コークスケーキ自重のみの荷重とはみなせないばかりか、押し出し力が非常に大きな影響を与えていることが理解できる。
表１に、測定の最終時点における各部の荷重、荷重から求めた特性値βおよびμの値、および実コークス炉における押し出し力を示した。
【００６０】
【表１】
2004108885.tif 000003
【００６１】
なお、同表中で、試験番号１は、底面荷重のデータが測定されない比較例であり、試験番号２は、底面荷重が測定されている本発明例である。また、実コークス炉における推定にあたっては、実炉でのコークスケーキの大きさを、幅０．４６ｍ、高さ６ｍ、長さ１５．７ｍとした。
【００６２】
試験番号１の比較例の場合、得られた摩擦抵抗係数μの値は非常に大きく、μおよび特性値βの値を用いて、実コークス炉における押し出し力を推算すると、実コークス炉での押し出し力の実績値である（１．５７〜１．９６）×１０５Ｎに比較して、非常に大きな押し出し力の推定値となった。
【００６３】
これに対して、底面荷重を測定した本発明例の試験番号１では、得られた摩擦抵抗係数μと特性値βの値を用いて推算した実コークス炉における押し出し力は１．８６×１０５Ｎとなり、実コークス炉における押し出し力の実績値とほぼ合致している。これらの結果から、本発明の測定装置および方法により測定された塊状物の圧縮および押し出し特性についての測定値は、精度が高く妥当な値であると判断できる。
【００６４】
図７は、本発明に係る特性測定装置により測定された底面荷重と底面部台車の移動を抑止するための引っ張り荷重との関係を示すグラフである。
【００６５】
試験の初期を除けば、引っ張り荷重は底面荷重に比例して増加している。初期は、底面荷重としてコークス自重２４５０Ｎがかかっている状態で、引っ張り荷重Ｔは観測されていないため、直線関係から偏寄しているのである。この比例関係から、摩擦抵抗係数を求めると０．３８が得られる。これに、底面部台車と装置基部（レール）との摩擦係数０．０４を加えると、コークスケーキと底面部との摩擦抵抗係数μｓとして０．４２が得られる。この値は、表１に示した、コークスケーキの力の釣り合いから求めた摩擦抵抗係数と極めて良く一致しており、これは、それぞれの測定方法による摩擦抵抗の測定が高い精度を有することを示すものである。
【００６６】
なお、本実施例においては、コークスケーキの特性測定について説明したが、他の塊状物の集合体あるいは、塊状および粉状物の混合物などの特性値の測定にも適用が可能であることはいうまでもない。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の測定装置は、塊状物の底面にかかる荷重を測定する機構を備えているので、塊状物の押し出し移動時や圧縮時の挙動特性を正確に把握し、妥当な特性値の測定が可能である。さらに、得られた特性値を用いることにより、例えばコークス炉のような押し出し機構を有する実機大の設備における押し出し力の推算精度の向上が図られるとともに、必要押し出し力の過大評価による設備の損傷を回避し、安定操業の確保が可能となった。よって、上記に該当する設備を有する製造業および設備産業の発展に寄与するところ大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術における押し出し方向の荷重、炉底部での摩擦抵抗、および炉壁部での摩擦抵抗の釣り合いを説明するための模式図である。
【図２】従来技術における押し出し方向の荷重、炉底部での摩擦抵抗、および炉壁部での摩擦抵抗の釣り合いを説明するための模式図である。
【図３】本発明における押し出し方向の荷重、受け側荷重、上面からの荷重、底面部での摩擦抵抗、および側壁部での摩擦抵抗の釣り合いを説明するための模式図である。
【図４】本発明に係る塊状物の特性測定装置の側面図である。
【図５】本発明に係る塊状物の特性測定装置の正面図である。
【図６】本発明に係る特性測定装置により測定された押し出し力と各部の測定荷重との関係を示すグラフである。
【図７】本発明に係る特性測定装置により測定された底面荷重と底面部台車の移動を抑止するための引っ張り荷重との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１：押し出し機、
２：加圧プレート、
３、６、９、１３：ロードセル（荷重測定装置）、
４：三角ブラケット、
５：受圧プレート、
７：可動側壁、
８：位置調整ボルト、
１０：底面部台車、
１１：レール、
１２：底面部台車固定フック、
１４：引っ張り型ロードセル（荷重測定装置）、
１５：上部錘、
１６：塊状物、コークスケーキ、
１７：ターンバックル、
１８：基台、
１９：ウィンチ、
２０：フレーム、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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