(57)【要約】湿らされた物質が導入されるべき入口端部、及び該物質がそこを通って噴霧されるべき出口端部を有する内側通路を有するノズルが提供される。外側通路が内側通路の周りに配置され、内側通路と流体連絡し、気体を導入するための入口端部を有し、該気体は、外側通路の中を通され、内側通路を通過する湿らされた物質の上に衝突される、また物質を提供するための物質搬送ホースを有する、物質を吹き付けるための装置もまた提供される。物質搬送ホースと流体連絡している水入口は、該物質を湿らす水を供給し、ノズルは湿らされた物質を放出する。混合チャンバーが、物質搬送ホース及びノズルの中間に配置され、物質搬送装置及びノズルと流体連絡しており、混合するための気体を導入するための少なくとも１の導入口を有する。
2006515800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物質を吹き付けるための装置において、
湿らされた物質が導入されるべき入口端部、及び該物質がそこを通って噴霧されるべき出口端部を有する内側通路、及び
内側通路の周りに配置され、内側通路と流体連絡している外側通路、ただし該外側通路は、気体を導入するための入口端部を有し、該気体は、外側通路の中を通され、内側通路を通過する湿らされた物質の上に衝突される、
を有するノズルを含む、物質の吹き付けのための装置。
【請求項２】
内側通路は、内側管状部材により規定され、外側通路は、内側管状部材の周りに配置された外側管状部材により規定されている、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
ノズルが、内側通路の入口端部の周囲に配置された、フランジを付けられた中空の端部をさらに含み、該フランジを付けられた中空の端部は、少なくとも１の空気入口ポートを有し、該空気入口ポートは、外側通路の入口端部を、湿らされた物質の上に衝突されるべき気体の源と接続する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
ノズルが、内側通路の入口端部の周囲に配置された、フランジを付けられた中空の端部をさらに含み、該フランジを付けられた中空の端部は、多数の空気入口ポートを有し、該空気入口ポートは、外側通路の入口端部を、湿らされた物質の上に衝突されるべき気体の源と接続する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
外側通路を規定する外側管状部材が、内側通路を規定する内側管状部材より長く、外側管状部材が内側通路の出口端部を越えて伸びるように配置されている、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
内側管状部材が、その出口端部を通りかつ出口端部の近くに、少なくとも１の開口部を含み、それによりノズルの内側通路及び外側通路を接続する、請求項２に記載の装置。
【請求項７】
少なくとも１の開口部が、内側管状部材の縦軸に関して約３０度の角をなす、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
少なくとも１の開口部が、入口端部の近くの内側管状部材において外周に配置された複数の貫通スロットである、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
内側通路の入口端部と流体連絡している混合チャンバーをさらに含む、請求項２に記載の装置。
【請求項１０】
混合チャンバーが、混合するための気体の源と流体連絡している、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
物質の吹き付けのための装置において、
物質を供給するための物質搬送ホース；
物質を湿らせるための水を供給するための、物質搬送ホースと流体連絡している水入口；
湿らされた物質を出すためのノズル；及び
物質搬送ホース及びノズルの中間に配置され、物質搬送ホース及びノズルと流体連絡しており、混合するための気体を導入するための少なくとも１の入口を有する混合チャンバー、
を含む装置。
【請求項１２】
水入口が、少なくとも１の水注入ポートの輪を含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
ノズルが、
湿らされた物質が導入されるべき入口端部、及び該物質がそこを通って噴霧されるべき出口を有する内側通路、及び
内側通路の周囲に配置され、内側通路と流体連絡している外側通路、ただし、該外側通路は、気体を導入するための入口端部を有し、該気体は、外側通路の中を通され、内側通路を通過する湿らされた物質に衝突される、
をさらに含む、請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
内側通路が内側管状部材により規定され、外側通路が内側管状部材の周りに配置された外側管状部材により規定される、請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
ノズルが、内側通路の入口端部の周囲に配置された、フランジを付けられた中空の端部をさらに含み、該フランジを付けられた中空の端部は少なくとも１の空気入口ポートを有し、該ポートは、外側通路の入口端部を、湿らされた物質の上に衝突されるべき気体の源と接続する、請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
外側通路を規定する外側管状部材が、内側通路を規定する内側管状部材より長く、外側管状部材が内側通路の出口端部を越えて伸びるよう配置されている、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
内側管状部材が、出口端部を通りかつ出口端部の近くに、少なくとも１の開口部を含み、それによりノズルの内側通路及び外側通路を接続する、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
少なくとも１の開口部が、内側管状部材の縦軸に関して約３０度の角をなす、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも１の開口部が、入口端部の近くの内側管状部材において外周に配置された複数の貫通スロットである、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
内側通路の入口端部と流体連絡している、混合チャンバーをさらに含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項２１】
混合チャンバーが、混合するための気体の源と流体連絡している、請求項２０に記載の装置。
【請求項２２】
ノズル及び内側通路の間に配置され、ノズル及び内側通路と流体連絡している気体入口チャンバーをさらに含み、気体を導入するために少なくとも１の入口を有する、請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物質を施与するための装置、より詳細には、継ぎ目のない耐熱性物質を吹き付けるための吹き付け装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐熱性のライニングを製造する又は修理するために、ターゲット基材の上に物質を射出する吹き付け装置は、一般的に公知である。耐熱性ライニングを作る及び修理するための、２つの広く使用されている吹き付け方法が、ガンナイト型(gunnite type)及びショットクリート型(shotcrete type)の吹き付け方法として公知である。他の注型法（casting method）と異なり、これらの吹き付け方法は、耐熱性ライニングを注型するための枠を必要とせず、不規則な形状又は枠組みが作りにくいところでさえ、容易な施与を可能にする。従って、吹き付け法は耐熱性ライニング、特に炉、例えば溶鉱炉、熱風炉（hot stove）、電気炉、転換炉、取鍋精錬炉(ladle furnace)、タンディッシュ(tundish)、酸素転炉、及び再熱炉の製造及び修理において広く使用されてきた。
【０００３】
ガンナイト法において、「吹き付け」されるべき乾燥した粉末の物質は、輸送ホースを通って空気でノズルアセンブリにフィードされ、該アセンブリにおいて水が添加されて、良好な接着性を有する、湿った、非常に粘度の高い吹き付け物質を製造する。吹き付け物質は、ノズルアセンブリを通して射出され、物質は炉壁部分に接着し、そして硬化し、そうすることにより耐熱炉のライニングが作られ、又は修理される。ガンナイト施与法は、物質を水と予め混合する必要がなく、従って、素早く、そしてすぐさま行われ得、装置の掃除が最小である。炉のライニングを作る又は修理する他の方法に対する追加の利点は、ライニング型を使用する必要がなく、そうすることによって費用の削減を可能にし、作業効率を改善し、熱炉及び冷炉のライニングの両方の修理を可能にすることを含む。しかし、ガンナイト法の１つの欠点は、施与吹き付けランス、パイプ、又はノズルを通って輸送されるときに、完全に物質を湿らせ、該物質と水流とを徹底的に混合させることが難しいことである。これは、短い（約５フィート未満）の吹き付けパイプにとって特に事実である。これらの状況において、混合の徹底さの欠如は、決して最適ではなく、かつ望ましくない、施与された質量の均一性及び密度、リバウンドする骨材（aggregate）及び乏しい物質密着（mass adhesion）による物質の無駄の増加、及びしばしば過剰の物質のパイプドリップをもたらす。その上、吹き付け物質の流れの方向の変化が必要とされるとき、物質は「分離された」非均一な流れにおいてノズルを出る傾向があり、該分離された流れにおいて流れの一部は非常にドライであり、他の部分は過剰に湿っており、これは試みられたいかなる水の制御からも独立した現象である。対象物の上に吹き付けられる過剰に乾燥した又はあまり湿っていない吹き付け物質に関連する問題は、物質の一部が基材の接着せずに、屈折された粒子（リバウンドとして知られる）の損失を起こすことであり、それは吹き付け物質の炉壁へ接着するパーセンテージを下げ、このようにして耐熱炉物質の質と耐久性に影響を与える。ノズル吹き付け法に関する問題を克服するために、ショットクリート吹き付け法が開発された。
【０００４】
ショットクリート吹き付け法は、ガンナイト法により得られるより均一な質及びより良い物性を有する耐熱物を製造し、高密度、継ぎ目のない構造を製造するために一般的に使用される。ショットクリート法において吹き付け物質は、吹き付け装置への搬送の前に、別の乾燥装置において乾燥した物質を水と混合することにより製造される。乾燥した粉末の物質はミキサー中で予め水で湿らされ、吐出ポンプにより輸送ホースを通って吹き付け装置にポンプ移送され、該装置が吹き付け物質を圧縮空気を使用してターゲットに射出する。通常、吹き付け物質が炉壁構造の上に射出される前に、ノズルにおいて、凝固剤（setting agent）が吹き付け物質に添加される。
【０００５】
しかし、ショットクリート吹き付け法は、適切なコンシステンシーが得られるまで別の容器において乾燥した物質を水と混合することが必要である点において、付随する欠点なしではない。即ち、ショットクリート吹き付け物質は、吹き付け装置に吐出ポンプにより供給される前に混合され、ノズル吹き付け法と比較したとき、追加の装置、例えばミキサー及び搬送システム、人力を必要とする。さらに、適切なコンシステンシーを維持するために、ショットクリート吹き付け法においては、吹き付け物質への水の量を正確にコントロールすることが重要である。その結果、ショットクリート吹き付けオペレーターの部分での熟練が、所望される組成物のための水の正しい量を維持するために必要とされる。もし少なすぎる水が使用されると、吹き付け物質のブロック化又は早すぎる硬化がポンプ又は搬送ホースにおいて起こり得る。反対に、もし過剰の量の水が使用されると、噴霧されるべき吹き付け物質に含まれる粗い粒子及び細かな粉末の凝集物の分離が起こり得、均一でなく、質の劣る耐熱層をもたらす。
【０００６】
「ショットクリート」法のさらなる欠点は、ミキサー及びポンプのロジスティックスである。ある量の吹き付け物質は、搬送ホース及びノズルの中に残り、物質の無駄及び装置を空にすること及び掃除するための増加された人的費用を作り出す。
【０００７】
さらに、高められた温度（例えば２０００度華氏より上）において炉壁を修理するための熱施与において使用され得るガンナイト施与法と異なり、高温における耐熱物を修理するショットクリート吹き付け法を用いる試みは非常に成功してきたわけではない。
【０００８】
前述の記載は、現在の耐熱物コーティング法及び装置において存在することが公知である限界を説明する。即ち、上に述べられた１以上の限界を克服することに向けられた代替法を提供することが有利であることは、明白である。従って、以下に、より完全に開示される特徴を含む、物質の吹き付けのための代替装置が提供される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に従って、湿らされた物質が導入されるべき入口端部、及び噴霧されるべき物質がそこを通って出てくる出口端部を有する内側通路を有するノズルを有する、物質の吹き付けのための装置が提供される。外側通路が、内側通路の周りに配置され、内側通路と流体連絡しており(in fluid communication)、気体を導入するための入口端部を有し、該気体は、外側通路を通って通され、内側通路を通過する湿った物質の上に衝突され、このようにして物質がノズルを出るときに物質を絞る（constricting）。
【００１０】
また物質を提供するための物質搬送ホースを有する、物質の吹き付けをするための装置が提供される。物質搬送ホースと流体連絡している水の入口は、物質を湿らせる水を提供し、ノズルは、湿らされた物質を吐出する。ミキシングチャンバーが中間に配置され、物質搬送ホース及びノズルと流体連絡しており、混合するための気体を導入するための少なくとも１の入口を有する。
【００１１】
前述の記載及び他の特徴は、添付の図面を併せて考慮に入れるとき、以下の本発明の詳細な説明から明らかになる。
【００１２】
本発明の新しい特徴及び利点は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を読むことから当業者にとって明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本明細書において使用されるように、用語「ドリップ」とは、一般的に、湿った製品の細粉が、吹き付け物質の流れから分離するとき生じる現象を指す。より具体的には、ノズルアセンブリーの放出端部の先端における粘凋な「パテ状」のビルドアップを含むが、それに制限されず、該ビルドアップは、ターゲット基材の上に吹き付けられている吹き付け物質から落ちる可能性があり、こうして施与の質に悪影響を及ぼす。またこの定義に含まれるのは、第２のタイプの「ドリップ」現象であり、該現象は、吹き付けノズルアセンブリの内壁に沿って細粉が吹き付けノズルの流れから沈殿するときに生じ、より遅い速度においてノズルアセンブリーから射出されるより粘凋でない「ドリップ」を生じ、その結果、それはターゲット基材に到達しないので、物質の無駄を生み出す。
【００１４】
本明細書において使用されるように、用語「リバウンド」は、一般的に、例えばあまり湿っていないために、又はより完全に湿らされた、吹き付けられた物質により捕捉されていないために、吹き付け物質がターゲット基材に接着しないときに発生する事態を一般的に指す。これは、物質に含まれる凝集物がターゲット表面から跳ね返るとき、及び／又は吹き付け物質がターゲット基材に施与される間又は直後に、吹き付け物質がターゲット基材から落下するときに一般的に起きる、凝集物屈折の例を含むがそれに限定されず、炉壁への吹き付け物質のより低い接着パーセンテージを起こす。
【００１５】
本発明に従って、好ましくは炉がまだ加熱されているうちに、物質、例えば継ぎ目のない耐熱物を表面、例えば炉の内部壁表面に施与するための吹き付け装置が提供される。その上、本発明は、物質を水とより均一に混合し、混合された物質をターゲット表面の上に運ぶ、吹き付け装置のためのノズルを提供する。特に、本発明の吹き付け装置は、粉末物質及び水の間の接触の程度及び徹底さを増大させ、不規則な、及び／又は不十分な混合を改善し、吹き付けの流れの硬化（consolidation）を改善し、そうすることにより、「ドリップ」、「スプリットされた」不均一な流れ、及び「リバウンド」の発生を減らすことが発見された。これらの問題を減らすことにより、吹き付け物質の接着パーセンテージは改善されて、慣用の施与装置及び方法に対して改善された密度及び改善された強度を有し、そうすることにより施与された物質の質及び耐久性を向上させるライニング体（lining body）を製造する。
【００１６】
本発明は、添付の図面を参照することにより最もよく理解され、該図面において同じ参照番号は、同じ部品を指す。慣用の習慣に従って、図面に示された装置及び関連する構成部品の種々の寸法は、縮尺通りではなく、明確にするために拡大されたことが強調される。
【００１７】
今図面に言及すると、図１に示されているのは、湿らされた物質が導入される入口端部１０２、及び物質がそこから吹き付けられる出口端部１０３を有する内側通路１００を有するノズル１を含む、物質の吹き付けのための装置である。外側通路２００は、それと流体連絡している内側通路１００の周囲に配置され、該外側通路２００は、外側通路２００を通され、内側通路１００を通過する湿った物質に衝突される気体を導入するための入口端部２０２を有する。内側通路１００は好ましくは内側管状部材１１０により規定され、外側通路２００は、内側管状部材１１０の周りに配置された外側管状部材２１０により規定される。
【００１８】
連続的にノズル１００に接続されているのは、混合チャンバー３０、物質搬送ホース２０、及び水入口１０であり、それらのすべては流体連絡しており、それらを通って物質がフィードされ、好ましくは、水入口１０に接続している輸送パイプ５により空気で供給される。水の入口１０は、水源６０に接続され、該水源６０は、水を与えて物質を湿らせて「吹き付け」物質を形成し、該物質は物質搬送ホース２０を通って混合チャンバー３０まで送られる。
【００１９】
混合チャンバー３０は、搬送ホース２０及びノズル１の中間に配置され、搬送ホース２０及びノズル１と流体連絡している。より具体的には、混合チャンバー３０は、ノズル１の内側通路１００の入口端部１０２及び混合するための気体の源と流体連絡している。混合するための気体は、好ましくは少なくとも１の気体入口９０により気体を吹き付け物質の流れの上に射出するために提供される。より好ましくは気体入口９０は、水平に方向付けられた気体噴射ポートの輪を含み、流れを物質の上にぶつけ、物質及び水の追加の混合を引き起こす。
【００２０】
運転において、空気で運ばれた吹き付け物質は、混合チャンバー３０を出て、入口端部１０２に射出され、内側管状部材１１０の出口端部１０３からターゲット基材（示されていない）に射出される。内側通路１００を規定する内側管状部材１１０は、約４インチ〜約３０フィートである。好ましくは内側通路１００を規定する内側管状部材１１０は約１２インチ〜約３６インチの長さであり、混合チャンバー３０と流体連絡しており、好ましくは示されるようにねじニップル(threaded nipple)により結合されている。好ましくは、外側通路２００は、外側管状部材２１０内で同心的に配置されている内側管状部材１１０により規定される管状空間である。
【００２１】
第１のノズル実施態様に従って、外側通路２００を規定する外側管状部材２１０は、図１に示されるように、内側通路１００を規定する内側管状部材１１０より長い。外側管状部材２１０は、外側通路２００が内側管状部材１１０の排出端部１０３を越えて伸び、好ましくは約１／４インチ〜約１２インチである。
【００２２】
好ましくは、ノズル１は、内側通路１００の入口端部１０２の回りに配置された中空のフランジ４０をさらに有する。図２に示されるのは、内側管状部材１１０の出口端部１０３に向かって見た中空フランジ４０の端面図である。該中空フランジ４０は、少なくとも１の気体入口４２を含み、該入口４２は、外側通路２００の入口の端部２０２を、湿らされた物質の上に衝突されるべき気体の源と接続する。
【００２３】
このようにして、制御された気体の注入が外側通路を通って供給されることができ、該外側通路において、気体は外側通路を通って流れて出口端部に到達し、吹きつけ物質が内側管状部材１１０の出口端部をでるとき、吹き付け物質の流れを硬化させるように作用し、より少ない物質の無駄及びよりよい品質の施与を許す。図１に示されるように、好ましくは空気ライン５０が付与されており、それは気体入口４２、９０へ空気源を供給する。
【００２４】
本発明の別の実施態様に従って図３に示されるのは、本発明に従うノズル２の代わりの実施態様であり、そこでは内側管状部材１１０は、その出口端部を通って、及び出口端部の近くに少なくとも１の開口部１０５を含み、それにより、ノズルの内側通路及び外側通路を接続する。好ましくは少なくとも１の開口部は、内側管状部材１１０の縦軸に関して約５度〜約９０度の角度をなし、外側通路を通される気体が吹き付け物質の流れに入る角度において内側通路に射出されるようにする。このようにして吹き付け物質がノズルの出口端部をでるとき吹き付け物質の噴霧が制御され、より正確な吹き付け及びドリップ及びリバウンドの減少が提供される。図４に示されるのは、ノズル２の出口端部に向かって見た、中空フランジ４０の端面図である。
【００２５】
本発明の別の実施態様に従って、図５に示されるのは、本発明に従うまた別の実施態様のノズル３であり、該ノズルにおいては、複数の貫通スロット１０６が、入口端部１０２の近くの内側管状部材１１０の外周に配置されている。これらのスロットは、内側管状部材内の任意の場所に配置されていてもよい。図６に示されているのは、各外周のスロット１０６の端部の好ましい重なる配置を説明する概略図である。図７に示されているのは、ノズル３の出口端部に向かって見た中空フランジ４０の端面図である。
【００２６】
図８は、本発明に従う、物質を吹き付けるための装置のまた別の実施態様を説明し、該実施態様において管状部材３００は、管状部材３００の入口端部に配置された気体混合チャンバー３０１と一緒に使用され、気体入口チャンバー３０２が、管状部材の出口端部３０３に配置される。混合チャンバー３０１及び気体入口チャンバー３０２の組み合わせは、出口端部に到達する前に物質及び水の混合及び硬化を促進するように作用する。管状部材３００は、その出口端部３０３において接続された、上述の任意のノズルと共に使用されることができ、又は狭められた先端に接続されてもよく、それにより吹き付け物質がノズルをでるときに吹き付け物質を絞る（contstrict）ことができる。
【００２７】
本発明の実施態様及び応用が示され、記載されたが、本明細書に記載された発明概念から逸脱することなくもっと多くの変形が可能であることは当業者には明白である。従って本発明は変形が可能であり、従って述べられた厳密な詳細に限定されないことが理解される。むしろ発明の精神から逸脱することなく、請求項の均等物の範囲内で、細部の種々の変形がされ得る。この装置は物質設置（placement）のショットクリート法において使用され得る。この装置は、耐熱性ライニングの作成又は修理のための用途以外の用途において使用されることもまた想定される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に従う、１のノズルの実施態様による吹き付け装置の部分断面図
【図２】図１に示されたノズルの出口端部の端面図
【図３】本発明に従う代替のノズルの実施態様の断面図
【図４】図３のノズルの出口端部の端面図
【図５】本発明に従う代替のノズルの実施態様の断面図
【図６】図５に示されたノズルに配置された外周のスロットの端部の好ましい重なる配置を説明する、概略図
【図７】図５に示されたノズルの出口端部の端面図
【図８】本発明に従う代替の吹き付け装置の実施態様の図
【符号の説明】
【００２９】
１      ノズル
５      輸送パイプ
１０    水入口
２０    物質搬送ホース
３０    混合チャンバー
５０    空気ライン
６０    水源
９０    気体入口
４０    フランジ
４２    気体入口
１００  内側通路
１０３  出口端部
１０５  開口部
１０６  貫通スロット
１１０  内側管状部材
２００  外側通路
２１０  外側管状部材
３００  管状部材
３０１  混合チャンバー
３０２  気体入口チャンバー
３０３  出口端部
【図１】
2006515800.tif 000003
【図２】
2006515800.tif 000004
【図３】
2006515800.tif 000005
【図４】
2006515800.tif 000006
【図５】
2006515800.tif 000007
【図６】
2006515800.tif 000008
【図７】
2006515800.tif 000009
【図８】
2006515800.tif 000010
【国際調査報告】
2006515800.tif 000011
2006515800.tif 000012
2006515800.tif 000013