JP2018096550A - 溶射ランス - Google Patents

Abstract

【課題】操作性を改良した溶射ランスを提供する。【解決手段】溶射ランス１は、手元側ランス２と、先端側ランス３と、一端が完全に開口するとともに他端に円環形状の端縁部４ａが設けられた円筒形状の引張管４と、先端側ランス３の先端部に取り付けられた先端ノズル５とを備えている。引張管４の端縁部４ａの内縁部４ｂと先端側ランス３の外周面との接触位置を支点とするとともに、フィン２１とフィン受け部２２との接触部分を作用点として、それらの両者で先端ノズル５にかかる下側に向かう力を支える構造となっており、当該力が適切に分散されるので、溶射ランス１の垂れ下がりが生じにくくなる。【選択図】図１

Description

この発明は、溶射ランスに係り、特に、コークス炉の補修に際して溶射材料を炉壁に吹き付ける溶射ランスに関する。

石炭を乾溜してコークスを得るためのコークス炉は、炭化室と加熱室とが相互に重なり合った構造を有している。１基のコークス炉は通常、約１００門の炭化室を有している。各炭化室は例えば、約１５ｍの長さと、約５ｍの高さと、約４５〜５０ｃｍの幅とを有する薄い箱状となっており、その両端は炉蓋で開閉可能となっており、天井には石炭が投入可能な投入口が設けられている。

このコークス炉において石炭の乾溜が完了すると、炭化室の両端の炉蓋が開放され、片側の端部から押し出し機によってコークスを押し出して、他方の端部からコークスが排出される。コークスの排出が完了したら、炭化室の両端の炉蓋は閉じられ、投入口から石炭を投入し、再び石炭の乾溜が行われる。通常はこのようなサイクルが１日約１回行われる。

コークス炉は、石炭の乾溜時とコークスの排出時との温度変化を１日１回受けるので、その使用に伴ってこの温度変化により、炉壁を構成する煉瓦中に亀裂が発生し剥離が生じることがある。また、炉壁は、石炭及びコークスによる摩擦によって機械的な損傷が生じることもある。炭化室の炉壁にこのような損傷が生じると、コークスを押し出す際に損傷部にコークス粒が引っかかり、押し出し抵抗が大きくなりすぎて押し出せなくなることがある。また、この際、炉壁が炭化室から加熱室側へ押されることになるので、煉瓦壁面の膨れの原因ともなる。さらに、煉瓦の目地部の損傷が大きくなると、目地を通じて乾溜ガス（タールやピッチ等を含む）が加熱室に流れ込んで、燃焼不良により煤塵や黒鉛等が発生し、環境に悪影響を与える。このため、このような損傷は適宜補修される。

このような補修の方法としては、例えば、プラズマ溶射、レーザ溶射、火炎溶射等があるが、これらを行うためには大掛かりな装置が必要であることから、近年は、比較的簡易な装置で実現可能な、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。この溶射法では、金属粉末（燃焼剤）と耐火性粉末との混合物（溶射材料）を酸素で運搬し、この溶射材料を高温の補修面に吹き付ける。吹き付けられた溶射材料は、補修面からの受熱により起こる金属粉末の酸化発熱反応により耐火性組成物を形成するとともに溶融して、補修面に付着する。

このような溶射法によるコークス炉の炉壁の補修において溶射材料を炉壁に吹き付けるために、溶射ランスが用いられる。例えば特許文献１に記載されるように、溶射ランスは金属管を有している。炉壁の補修では、コークスの排出後、炭化室の炉蓋を開けて溶射ランスを差し込み、必要箇所に溶射材料を吹き付ける。炉蓋近くでは金属管の長さが短い溶射ランスを用いればよいが、炭化室の中央部の補修を行うためには、金属管の長さが５〜１０ｍといった長い溶射ランスを使用する必要がある。

特許第５６６０８１５号公報

このような長い溶射ランスは、操作スペースが狭いと操作性が悪く、また、金属管の弾性変形により先端が垂れるので、操作が難しいといった問題点があった。さらに、金属管が炭化室内の温度によって加熱されると、金属管の温度が上昇し、その弾性率が低下して、先端の垂れ下がり変形が大きくなる。その結果、溶射ランスの操作がさらに難しくなる。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、操作性を改良した溶射ランスを提供することを目的とする。

この発明に係る溶射ランスは、手元側ランスと、先端側ランスとを備え、手元側ランスと先端側ランスとが取り外し可能に接続されている。
筒状の引張管をさらに備え、引張管の内部で手元側ランスと先端側ランスとが接続されてもよい。
引張管の内部で手元側ランス及び先端側ランスのそれぞれの外周面の一方又は両外周面にまたがるようにして外周面から突出するフィン、若しくは、引張管の内周面から突出するフィンが設けられ、引張管内で手元側ランスと先端側ランスとが接続された状態で、フィンは、対向する内周面又は外周面に当接し、引張管には、フィンよりも溶射ランスの先端側に、先端側ランスの外周面に接して先端側ランスを支持する支持部が設けられていてもよい。
フィンが対向する内周面又は外周面には、内周面又は外周面から突出するフィン受け部が設けられ、引張管内で手元側ランスと先端側ランスとが接続された状態で、フィンはフィン受け部に当接してもよい。
手元側ランス及び先端側ランスのそれぞれは、溶射材料が流通する第１の管を有し、手元側ランス及び先端側ランスのいずれか一方の第１の管がその接続側の端部から突出するように延びて突出部が構成されており、手元側ランス及び先端側ランスのいずれか他方の第１の管のその接続側の端部から他方の端部に向かって、突出部が挿入可能な内径を有するように挿入部が構成されており、挿入部に突出部が挿入されて、手元側ランス及び先端側ランスのそれぞれの第１の管同士が接続されてもよい。
手元側ランスと先端側ランスのそれぞれは、第１の管を取り囲むように形成された第２の管を備える二重管構造を有し、手元側ランスと先端側ランスのそれぞれには、それぞれの第２の管と引張管の内部とを連通する孔が形成されてもよい。
手元側ランス及び先端側ランスそれぞれの第２の管には冷却ガスが流れてもよい。

この発明によれば、手元側ランスと先端側ランスとを接続して溶射ランスを構成できるので、作業スペースが狭くても操作性を向上させることができる。

この発明の実施の形態に係る溶射ランスの断面図である。 図２のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 この実施の形態に係る溶射ランスの組み立て手順を説明するための断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示されるように、溶射ランス１は、手元側ランス２と、先端側ランス３と、一端が完全に開口するとともに他端に円環形状の端縁部４ａが設けられた円筒形状の引張管４と、先端側ランス３の先端部に取り付けられた先端ノズル５とを備えている。手元側ランス２及び先端側ランス３のそれぞれの一部が引張管４に挿入されて、引張管４の内部で手元側ランス２と先端側ランス３とが接続されている。端縁部４ａの内縁部４ｂによって画定された円形状の開口の内径は先端側ランス３の外径と同じであるので、内縁部４ｂが先端側ランス３の外周面に接することにより、端縁部４ａは先端側ランス３を支持している。ここで、端縁部４ａは、先端側ランス３を支持する支持部を構成する。手元側ランス２の外周面上にはクランプ６が設けられるとともに引張管４の外周面上には引掛け部７が設けられており、クランプ６が引掛け部７に係合することにより、引張管４が手元側ランス２に対して固定されている。溶射ランス１を操作するときに作業者が握るための略Ｌ字状のハンドル８が、手元側ランス２の外周面から延びるように２つ設けられている。

引張管４の内部において、先端側ランス３の外周面には、外周面から突出するように複数のフィン２１が設けられている。引張管４の内周面には、内周面から突出するとともにフィン２１に当接するフィン受け部２２が設けられている。引張管４の内部において、手元側ランス２の外周面には、その周方向に沿ってＯリング収容部２４が設けられ、Ｏリング収容部２４にはＯリング２５が収容されている。また、引張管４の内部において、先端側ランス３の外周面には、その周方向に沿ってＯリング押さえ部２６が設けられ、Ｏリング押さえ部２６に隣接するようにＯリング２７が設けられている。Ｏリング２５が引張管４の内周面に当接されるとともにＯリング２７が引張管４の端縁部４ａに当接されることにより、引張管４の内部が外部に対して密封されている。図２に示されるように、複数のフィン２１は、先端側ランス３の外周面の周方向に等間隔に設けられ、円周方向に隣り合うフィン２１間には間隙２３が形成されている。

図１に示されるように、手元側ランス２は、第１の管である内管１１と、第２の管である外管１２とからなる二重管構造を有している。先端側ランス３も、第１の管である内管１３と、第２の管である外管１４とからなる二重管構造を有している。内管１１及び１３のそれぞれの両端は開口している。外管１２は、両端が閉じている。外管１４は、先端側ランス３の先端側の端部において開口し、他方の端部は閉じている。手元側ランス２の手元側の端部には、流通路１６を有するカプラ１５が接続され、図示しない溶射材料の供給源と内管１１とが流通路１６を介して連通可能となっている。引張管４の内部で内管１１と内管１３とが連通しており、これにより、流通路１６と、内管１１と、内管１３とを順次介して、溶射材料の供給源から先端ノズル５までが連通し、溶射材料の供給源から供給される溶射材料は、これらを順次流通して先端ノズル５から噴出されるようになっている。

引張管４の内部において、手元側ランス２の外周面には孔１７が設けられ、孔１７を介して外管１２と引張管４の内部とが連通している。また、先端側ランス３の外周面には孔１８が設けられ、孔１８を介して外管１４と引張管４の内部とが連通している。複数のフィン２１のそれぞれの間には間隙２３が形成されているので（図２参照）、孔１７と、間隙２３と、孔１８とを順次介して、外管１２と外管１４とが連通している。引張管４の外部において手元側ランス２の外周面には、図示しない冷却ガス（例えば、冷却エアー）の供給源と外管１２とを連通するための注入口１９が設けられている。これにより、供給源から供給される冷却ガスは、外管１２と、孔１７と、間隙２３と、孔１８と、外管１４とを順次流通して、先端側ランス３の先端側の端部から排出されるようになっている。

溶射ランス１の使用の際、作業者は、２つのハンドル８をそれぞれの手で握って溶射ランス１を持ち上げる。溶射ランス１が手元側ランス２と先端側ランス３とを組み合わせたものではなく、１本の金属管からなるものであれば、２つのハンドル８が手元側ランス２の外周面に接続された部分を支点として、その支点と先端ノズル５までの部分が、先端ノズル５にかかる下側に向かう力によって垂れ下がってしまう。しかしながら、溶射ランス１では、引張管４の端縁部４ａの内縁部４ｂと先端側ランス３の外周面との接触位置を支点とするとともに、フィン２１とフィン受け部２２との接触部分を作用点として、それらの両者で先端ノズル５にかかる下側に向かう力を支える構造となっており、当該力が適切に分散されるので、溶射ランス１の垂れ下がりが生じにくくなる。また、溶射ランス１の使用時に、外管１２及び１４に冷却ガスを流通させることにより手元側ランス２及び先端側ランス３を冷却してそれらの弾性率の低下を抑えることができるので、溶射ランス１が垂れ下がりにくくなる。この結果、溶射ランス１全体の垂れ下がりを抑制することができ、作業者が溶射ランス１を操作しやすくなる。

次に、手元側ランス２と、先端側ランス３と、引張管４と、先端ノズル５とから、溶射ランス１を組み立てる手順を図３に基づいて説明する。
端縁部４ａが設けられていない側の引張管４の端部から、先端側ランス３の先端側の端部を引張管４に挿入し、端縁部４ａの内縁部４ｂによって画定された円形状の開口から先端側ランス３の先端側の端部を引張管４の外部に取り出し、先端側ランス３をさらに引っ張ってＯリング２７を端縁部４ａに当接させる。この状態で、フィン２１がフィン受け部２２に当接するように、両者を設ける位置を調整しておく。

次に、端縁部４ａが設けられていない側の引張管４の端部から、先端側ランス３と接続する側の手元側ランス２の端部（以下、「手元側ランス２の接続側の端部」という）を引張管４に挿入する。手元側ランス２では、内管１１が手元側ランスの接続側の端部から突出して、突出部３１が構成されている。突出部３１にはＯリング３３が設けられている。一方、先端側ランス３の内管１３には、手元側ランス２と接続する側の先端側ランス３の端部（以下、「先端側ランス３の接続側の端部」という）から先端側の端部に向かって、突出部３１を挿入可能な内径を有する部分である挿入部３２が形成されている。突出部３１を挿入部３２に挿入することにより、内管１１と内管１３との接続部分がＯリング３３によってシールされた状態で両者が接続されて、手元側ランス２と先端側ランス３とが接続される。

この状態でクランプ６を引掛け部７に係合させることにより、引張管４を手元側ランス２に対して固定する。最後に、先端側ランス３の先端部に先端ノズル５を取り付けるとともに手元側ランス２の手元側の端部にカプラ１５を取り付けて、溶射ランス１が組み立てられる。

このように、手元側ランス２と先端側ランス３とを接続して溶射ランス１を構成できるので、作業スペースが狭くても溶射ランス１の操作性を向上させることができる。
また、引張管４の内部で先端側ランス３の外周面から突出するように設けられたフィン２１と、引張管４の内周面から突出するように設けられたフィン受け部２２とが当接することと、引張管４の端部に設けられた端縁部４ａが先端側ランス３を支持することとにより、先端ノズル５にかかる下側に向かう力を支えてこの力を適切に分散するので、溶射ランス１全体の垂れ下がりを抑制し、溶射ランス１の操作性を向上することもできる。

この実施の形態では、フィン２１は先端側ランス３に設けられていたが、この形態に限定するものではない。手元側ランス２に設けられてもよいし、手元側ランス２及び先端側ランス３それぞれの接続側の端部付近の外周面に別個に設けて、手元側ランス２と先端側ランス３を接続したときにそれらの外周面にまたがるようにしてフィン２１が構成されるようにしてもよい。また、手元側ランス２又は先端側ランス３の外周面から突出するようにフィン２１が設けられるとともに引張管４の内周面から突出するようにフィン受け部２２が設けられていたが、引張管４の内周面から突出するようにフィン２１が設けられるとともに手元側ランス２又は先端側ランス３の外周面から突出するようにフィン受け部２２が設けられていてもよい。さらに、フィン受け部２２が設けられていない形態、すなわち、手元側ランス２又は先端側ランス３の外周面から突出するようにフィン２１が設けられるとともにフィン２１が引張管４の内周面に当接する形態、又は、引張管４の内周面から突出するようにフィン２１が設けられるとともにフィン２１が手元側ランス２又は先端側ランス３の外周面に当接する形態でもよい。

この実施の形態では、先端側ランス３を支持する支持部は、引張管４の端部に設けられた円環形状の端縁部４ａであったが、この形態に限定するものではない。フィン受け部２２よりも溶射ランス１の先端側であれば、引張管４の端部に設けられていなくともよい。

この実施の形態では、内管１１の突出部３１を内管１３の挿入部３２に挿入することにより、内管１１と内管１３とを接続した状態で手元側ランス２と先端側ランス３とが接続されているが、この形態に限定するものではない。内管１３に突出部３１を形成し、内管１１に挿入部３２を形成してもよい。また、内管１１及び１３の一方を他方に挿入する形態意外に、両者の接続部分をシールして両者を接続できれば、突出部及び挿入部を形成せずに溶射ランスの外部から手元側ランス２と先端側ランス３との接続部分を固定する等、任意の公知の方法で両者を接続してもよい。

この実施の形態では、溶射ランス１は二重管構造を有しているが、内管１１及び１３のみを有する一重管構造であってもよい。

１ 溶射ランス、２ 手元側ランス、３ 先端側ランス、４ 引張管、４ａ 端縁部（支持部）、１１ （手元側ランスの）内管（第１の管）、１２ （手元側ランスの）外管（第２の管）、１３ （先端側ランスの）内管（第１の管）、１４ （先端側ランスの）外管（第２の管）、２１ フィン、２２ フィン受け部、３１ 突出部、３２ 挿入部。

Claims (7)

1. 手元側ランスと、
   先端側ランスと
   を備え、
   前記手元側ランスと前記先端側ランスとが取り外し可能に接続されている溶射ランス。
2. 筒状の引張管をさらに備え、該引張管の内部で前記手元側ランスと前記先端側ランスとが接続されている、請求項１に記載の溶射ランス。
3. 前記引張管の内部で前記手元側ランス及び前記先端側ランスのそれぞれの外周面の一方又は両外周面にまたがるようにして該外周面から突出するフィン、若しくは、前記引張管の内周面から突出するフィンが設けられ、
   前記引張管内で前記手元側ランスと前記先端側ランスとが接続された状態で、前記フィンは、対向する前記内周面又は前記外周面に当接し、
   前記引張管には、前記フィンよりも前記溶射ランスの先端側に、前記先端側ランスの外周面に接して該先端側ランスを支持する支持部が設けられている、請求項２に記載の溶射ランス。
4. 前記フィンが対向する前記内周面又は前記外周面には、該内周面又は該外周面から突出するフィン受け部が設けられ、前記引張管内で前記手元側ランスと前記先端側ランスとが接続された状態で、前記フィンは前記フィン受け部に当接する、請求項３に記載の溶射ランス。
5. 前記手元側ランス及び前記先端側ランスのそれぞれは、溶射材料が流通する第１の管を有し、
   前記手元側ランス及び前記先端側ランスのいずれか一方の第１の管がその接続側の端部から突出するように延びて突出部が構成されており、
   前記手元側ランス及び前記先端側ランスのいずれか他方の第１の管のその接続側の端部から他方の端部に向かって、前記突出部が挿入可能な内径を有するように挿入部が構成されており、
   前記挿入部に前記突出部が挿入されて、前記手元側ランス及び前記先端側ランスのそれぞれの第１の管同士が接続されている、請求項３または４に記載の溶射ランス。
6. 前記手元側ランスと前記先端側ランスのそれぞれは、前記第１の管を取り囲むように形成された第２の管を備える二重管構造を有し、
   前記手元側ランスと前記先端側ランスのそれぞれには、それぞれの第２の管と前記引張管の内部とを連通する孔が形成されている、請求項５に記載の溶射ランス。
7. 前記手元側ランス及び前記先端側ランスそれぞれの第２の管には冷却ガスが流れる、請求項６に記載の溶射ランス。

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