JP4134801B2 - 水封蓋及びコレクチングバルブの開閉構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉の上昇管に設けられた水封蓋及びコレクチングバルブの開閉を制御する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、室炉式コークス炉では、石炭から発生するコークス炉ガス（ＣＯＧ）をガス精製工程に送り、燃料ガスとして回収利用している。かかる室炉式コークス炉の一例の断面を図９に示す。図９に示される室炉式コークス炉１において、炭化室１０は上昇管１２とベント管１４を介して集気本管（以下ドライメーン１６という）とつながっている。上昇管１２の上端には水封蓋１８が設けられており、上昇管１２の開閉を可能に構成されている。また、ベント管１４の先端にはコレクチングバルブ１７が設けられており、ベント管１４の開閉が可能に構成されている。
【０００３】
炭化室１０に装入された石炭Ｃを乾留し、石炭Ｃから発生するＣＯＧは上昇管１２とベント管１４を通じてドライメーン１６へ送られ、その後ガス精製工程に送られる。この乾留中、水封蓋１８は閉じられ、コレクチングバルブ１７は開かれている。
炭化室１０における石炭Ｃの乾留末期には、コレクチングバルブ１７を閉じ、水封蓋１８を開いて、水素濃度が高くなったＣＯＧをドライメーン１６へ送らずに水封蓋１８から燃焼放散させる。
【０００４】
炭化室１０から乾留を終えてコークス化した石炭Ｃを排出し、炭化室１０に新たに石炭Ｃを装入するときは、水封蓋１８を開くとともに、コレクチングバルブ１７を閉じ、ドライメーン１６に外気が混入することを防止している。そして、炉蓋１１を取り外してコークス化した石炭Ｃを炭化室１０の外に排出し、新しい石炭Ｃを炭化室１０に装入して、再度炉蓋１１を炉体に取り付ける。
【０００５】
室炉式コークス炉１が備える炭化室１０の数は数十室を越え、各炭化室１０が上昇管１２を有するので、開閉の対象となる水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７の数も炭化室１０と同数存在する。このため、一日あたり水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７を開閉する作業回数は非常に多くなってしまう。
水封蓋１８の開閉操作及びコレクチングバルブ１７の開閉操作は人力で行われることが多く、作業環境及び作業内容の点で高熱、重筋作業であるといった問題点があった。
【０００６】
そこで、この問題点を解決すべく、水封蓋及びコレクチングバルブに駆動機構を設け、その駆動機構を自動操作する方法が考えられている。かかる方法の一例として、室炉式コークス炉上を走行する装入車に横行台車を設け、この横行台車上に、水封蓋を開放する水封蓋開放機構、水封蓋を閉鎖する水封蓋閉鎖機構、コレクチングバルブを開閉するコレクチングバルブ開閉機構、横行台車の横行移動の前進端検知機構及び上昇管から流出するガスに着火する着火機構をそれぞれ設け、水封蓋及びコレクチングバルブの開閉操作を自動的に実施するものがある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５―３２９７５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水封蓋及びコレクチングバルブに駆動機構を設けて自動的に開閉操作を行う場合、各水封蓋及び各コレクチングバルブに駆動機構を設ける必要があり、１基の室炉式コークス炉に必要な駆動機構の数は非常に多くなってしまい、設備コストも高価なものとなってしまう。
【０００９】
また、駆動機構は上昇管の周辺に設置されるが、上昇管鉄皮からの輻射熱が大きいため、駆動機構を形成するパッキン等に損傷や油分の劣化を生じやすくなり、駆動機構の早期損傷や作動不良を生じやすい。このため、駆動機構のメンテナンスに要する負荷が大きくなってしまう。
さらに、駆動機構を設置する上昇管周辺はスペースが限られており、上昇管周辺の構造が複雑化、煩雑化し、駆動機構のメンテナンス作業を実施する上での制約が大きくなってしまう。
【００１０】
特に、室炉式コークス炉上の装入車に横行台車を設け、この横行台車上に、水封蓋開放機構、水封蓋閉鎖機構、コレクチングバルブ開閉機構、前進端検知機構及び着火機構を設ける方法では、横行台車上にある各機構の構成が複雑であり、上昇管の周辺で横行台車を走行させるので、上昇管の周辺の構成も複雑化し、横行台車の運転管理も煩雑なものとなる。
【００１１】
本発明は、上記した従来の技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、上昇管の周辺の構造が複雑化することを解消し、メンテナンスに要する負荷や設備コストを小さく抑制可能な水封蓋及びコレクチングバルブの開閉構造を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係る水封蓋及びコレクチングバルブの開閉構造は、室炉式コークス炉の上昇管に設けられた水封蓋及び当該上昇管に連なるベント管に設けられたコレクチングバルブの開閉を制御する構造であって、カム装置、第１のリンク装置、第２のリンク装置及び駆動装置を備え、前記カム装置は前記駆動装置により回動可能に構成された回転軸と、当該回転軸周りに一体となって回動可能に構成された第１のカム及び第２のカムとを備え、前記第１のリンク装置は突起を有する第１のリンク軸を備え、当該第１のリンク軸の一端は前記水封蓋へ直接的又は間接的に連結されており、他端には当該リンク軸の軸方向に連続する孔が形成されており、当該孔内に前記回転軸が当該リンク軸の軸方向に移動可能かつ自由回動可能に挿入されており、前記第２のリンク装置は突起を有する第２のリンク軸を備え、当該第２のリンク軸の一端は前記コレクチングバルブへ直接的又は間接的に連結されており、他端には当該リンク軸の軸方向に連続する孔が形成されており、当該孔内に前記回転軸が当該リンク軸の軸方向に移動可能かつ自由回動可能に挿入されており、前記第１のカムは前記第１のリンク軸の突起が係合する第１の案内路を有し、当該第１の案内路は、前記回転軸と同心の円弧をなす第１の小路と、当該円弧から外れた形状をなす第２の小路とが連続してなり、前記第２のカムは前記第２のリンク軸の突起が係合する第２の案内路を有し、当該第２の案内路は、前記回転軸と同心の円弧をなす第３の小路と、当該円弧から外れた形状をなす第４の小路とが連続してなり、前記第１のリンク軸の突起が前記第２の小路内に位置して前記水封蓋が開閉動作を行っているときは、前記第２のリンク軸の突起が前記第３の小路内に位置して前記コレクチングバルブは閉じたままとなっており、前記第２のリンク軸の突起が前記第４の小路内に位置して前記コレクチングバルブが開閉動作を行っているときは、前記第１のリンク軸の突起が前記第１の小路内に位置して前記水封蓋は閉じたままとなっている。
【００１３】
請求項１の発明によると、回転軸の回動と一緒に第１のカム及び第２のカムが回動し、第１のリンク軸の突起が第１の案内路中を案内されて相対移動し、第２のリンク軸の突起がカムの第２の案内路中を案内されて相対移動する。
第１のリンク軸の突起が第１の小路内を相対移動するとき、この突起と回転軸との距離は変化せず、回転軸は第１のリンク軸の孔内で回動するだけであり、第１のリンク軸は動かず、第１のリンク軸と連なる水封蓋は動かず閉まったままである。
【００１４】
第１のリンク軸の突起が第２の小路内を相対移動するとき、この突起と回転軸との距離は変化する。この突起と回転軸との距離が変化すると、回転軸は第１のリンク軸の孔内を回動しつつ第１のリンク軸の軸方向に相対移動し、第１のリンク軸が動き、第１のリンク軸と連なる水封蓋の開閉動作が行われる。
第２のリンク軸の突起が第３の小路内を相対移動するとき、この突起と回転軸との距離は変化せず、回転軸は第２のリンク軸の孔内で回動するだけであり、第２のリンク軸は動かず、第２のリンク軸と連なるコレクチングバルブは動かず閉まったままである。
【００１５】
第２のリンク軸の突起が第４の小路内を相対移動するとき、この突起と回転軸との距離は変化する。この突起と回転軸との距離が変化すると、回転軸は第２のリンク軸の孔内を回動しつつ第２のリンク軸の軸方向に相対移動し、第２のリンク軸が動き、第２のリンク軸と連なるコレクチングバルブの開閉動作が行われる。
また、水封蓋とコレクチングバルブのいずれか一方が開閉動作を行っているとき、他方は閉まったままとなっており、水封蓋とコレクチングバルブが同時に開閉動作を行うことはない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１ないし図８を参照して本実施の形態の構成を説明する。
図１及び図２に示すように、室炉式コークス炉の炭化室で石炭を乾留中に生成するＣＯＧが流れる上昇管１２の上端には、上昇管１２の開閉を可能とする水封蓋１８が設けられている。
【００１７】
水封蓋１８の外側中央には、この水封蓋１８を開閉するための開閉アーム２０ａの先端２１ａが固定して取り付けられている。開閉アーム２０ａは、上昇管１２のフランジ１３上に設置されたブラケット５５先端にピン連結された中間部２２ａを中心として回動し、図１において開閉アーム２０ａが時計回りに回動すると開閉アーム２０ａの先端２１ａが水封蓋１８を上方へ吊り上げて開き、開閉アーム２０ａが反時計回りに回動すると開閉アーム２０ａの先端２１ａが水封蓋１８を下方へ押し下げて閉じる構成となっている。なお、以下の説明において、時計回り及び反時計回りというときは、図１における時計回り及び反時計回りをいうものとする。
【００１８】
図１及び図３に示すように、開閉アーム２０ａの後端２３ａはリンクアーム２７ａの先端２８ａにピン連結されており、開閉アーム２０ａにその回動する力をリンクアーム２７ａの先端２８ａから伝達可能に構成されている。また、リンクアーム２７ａの後端２９ａは後述の第１のリンク軸３１ａの先端３２ａにピン連結されており、リンクアーム２７ａの後端２９ａを第１のリンク軸３１ａの先端３２ａが押引可能に構成されている。そして、第１のリンク軸３１ａ、リンクアーム２７ａ及び開閉アーム２０ａが第1のリンク装置３６ａを構成している。
【００１９】
図１及び図２に示すように、上昇管１２の側面からベント管１４が側方に延びており、ベント管１４は途中で下方に折れ曲がってドライメーン１６へ達している。ベント管１４の先端とドライメーン１６との接続部分には、ベント管１４の開閉を可能とするコレクチングバルブ１７が設けられている。
コレクチングバルブ１７は、ベント管１４の先端のフランジ１５に軸４０によって軸止されている。軸４０の一端には開閉アーム２０ｂの先端２１ｂが固定されており、開閉アーム２０ｂ及びコレクチングバルブ１７は軸４０周りに一体となって回動可能となっており、時計回りに回動するとコレクチングバルブ１７が開き、反時計回りに回動するとコレクチングバルブ１７が閉じる構成となっている。
【００２０】
図１及び図４に示すように、開閉アーム２０ｂの後端２３ｂはリンクアーム２７ｂの先端２８ｂにピン連結されており、開閉アーム２０ｂにその回動する力をリンクアーム２７ｂの先端２８ｂから伝達可能に構成されている。また、リンクアーム２７ｂの後端２９ｂは後述の第２のリンク軸３１ｂの先端３２ｂにピン連結されており、リンクアーム２７ｂの後端２９ｂを第２のリンク軸３１ｂの先端３２ｂが押引可能に構成されている。そして、第２のリンク軸３１ｂ、リンクアーム２７ｂ及び開閉アーム２０ｂが第２のリンク装置３６ｂを構成している。なお、図４は第２のリンク装置３６ｂを背面側から見た図である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、ベント管１４の脇に架台４１が設置されており、架台４１は上昇管１２及びベント管１４に固定されている。
架台４１上にはエア駆動のアクチュエータ４２が駆動装置として設置されている。アクチュエータ４２には外部から駆動用エアが供給されており、この駆動用エアによってアクチュエータ４２のピストン（図示せず）が往復動して、シャフト４２ａが回動する構成となっている。そして、このシャフト４２ａの周りにプーリ４３が取り付けられており、プーリ４３に架けられたチェーン４５がアクチュエータ４２により回動可能に構成されている。
【００２２】
図１、図２及び図６に示すように、架台４１上のアクチュエータ４２脇に、カム装置４６が設置されている。カム装置４６は２枚のカムプレート４７ａ、４７ｂ、回転軸５４及びプーリ４４とからなっており、架台４１上で回動自在に支承された回転軸５４の周りにカムプレート４７ａ、４７ｂ及びプーリ４４が固着されている。
【００２３】
図５に示すように、カムプレート４７ａは溝４８ａを有し、溝４８ａが第１の案内路をなす。溝４８ａはカムプレート４７ａの面上でそれぞれ円弧をなす小溝４９ａと小溝５０ａとから形成されており、小溝４９ａの一端は小溝５０ａの一端と連続点５１ａを介して連続し、小溝４９ａが第１の小路をなし、小溝５０ａが第２の小路をなしている。小溝４９ａをなす円弧の曲率中心は回転軸５４の中心と一致しており、小溝５０ａをなす円弧の曲率中心は回転軸５４の中心から偏心した位置にある。そして、小溝５０ａは、連続点５１ａからの距離が大きくなるにつれて、回転軸５４の中心からの距離も大きくなっている。
【００２４】
カムプレート４７ｂとカムプレート４７ａは図６に示すような形状をなしており、溝４８ａと対応する溝４８ｂを有し、溝４８ｂが第２の案内路をなしている。そして、溝４８ｂは連続点５１ｂを介して連続する小溝４９ｂと小溝５０ｂとからなり、小溝４９ａに対応する小溝４９ｂが第３の小路をなし、小溝５０ａに対応する小溝５０ｂが第４の小路をなしている。
【００２５】
図１及び図２に示すように、プーリ４４にはチェーン４５が架けられており、チェーン４５を介してプーリ４３と連結されている。すなわち、アクチュエータ４２によってカム装置４６は回転軸５４周りを回動可能に構成されている。
回転軸５４には、第１のリンク軸３１ａの後端３３ａ及び第２のリンク軸３１ｂの後端３３ｂがつながっている。図３に示すように、第１のリンク軸３１ａの後端３３ａには回転軸孔３４ａが形成されている。この回転軸孔３４ａの開口部分は第１のリンク軸３１ａの軸方向に連続して延びており、回転軸５４が回転軸孔３４ａ内に挿通されており、回転軸５４は回転軸孔３４ａ内を第１のリンク軸３１ａの軸方向に相対移動可能かつ軸周りに回動可能に構成されている。
【００２６】
第１のリンク軸３１ａの中間に突起３５ａが形成されており、突起３５ａはカムプレート４７ａの溝４８ａ内に収まって係合し、突起３５ａは溝４８ａ内を相対移動可能に構成されている。
図４に示すように、第２のリンク軸３１ｂは第１のリンク軸３１ａと同様の構成を有している。すなわち、回転軸孔３４ａと対応する回転軸孔３４ｂが第２のリンク軸３１ｂの後端３３ｂにあり、回転軸孔３４ｂに回転軸５４が挿通されているとともに、回転軸５４は回転軸孔３４ｂ内を第２のリンク軸３１ｂの軸方向に相対移動可能かつ回動可能となっている。また、第２のリンク軸３１ｂの中間に突起３５ａと対応して形成された突起３５ｂがカムプレート４７ｂの溝４８ｂ内に収まって係合し、突起３５ｂは溝４８ｂ内を相対移動可能に構成されている。
【００２７】
図１に示すように、架台４１にはブラケット５６ａ及びブラケット５６ｂが設置されており、ブラケット５６ａ先端にはリンク軸案内孔５７ａが形成され（図３を参照）、ブラケット５６ｂ先端にはリンク軸案内孔５７ｂが形成されている（図４を参照）。そして、第１のリンク軸３１ａの先端３２ａと突起３５ａとの間の部分がリンク軸案内孔５７ａ内に挿通され、第２のリンク軸３１ｂの先端３２ｂと突起３５ｂとの間の部分がリンク軸案内孔５７ｂ内に挿通されている。第１のリンク軸３１ａはリンク軸案内孔５７ａ及び回転軸孔３４ａ内に挿通された回転軸５４によって動きを拘束されており、第１のリンク軸３１ａはその軸方向にのみ移動可能となっている。同様に、第２のリンク軸３１ｂもリンク軸案内孔５７ｂ及び回転軸孔３４ｂ内に挿通された回転軸５４によって動きを拘束されており、第２のリンク軸３１ｂはその軸方向にのみ移動可能となっている。
【００２８】
そして、回転軸５４が回動すると、回転軸５４とともにカムプレート４７ａ及び４７ｂが回転軸５４周りに回動して、第１のリンク軸３１ａの回転軸孔３４ａ内を回転軸５４が相対移動し、第２のリンク軸３１ｂの回転軸孔３４ｂ内を回転軸５４が相対移動し、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは溝４８ａ内を案内されて相対移動し、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは溝４８ｂ内を案内されて相対移動する構成となっている。
【００２９】
なお、溝４８ａ内における突起３５ａの位置と、溝４８ｂ内における突起３５ｂの位置は、以下に述べる相対的関係を有する。すなわち、突起３５ａが溝４８ａの小溝４９ａ内に位置しているときは、突起３５ｂは溝４８ｂの小溝５０ｂ内に位置している（図７を参照）。突起３５ａが溝４８ａの小溝５０ａ内に位置しているときは、突起３５ｂは溝４８ｂの小溝４９ｂ内に位置している（図８参照）。なお、図７及び図８において、カム装置４６のプーリ４４の図示は省略されている。
【００３０】
また、突起３５ａが小溝４９ａと小溝５０ａとの連続点５１ａに位置しているときは、突起３５ｂは小溝４９ｂと小溝５０ｂとの連続点５１ｂに位置している（図１を参照）。
そして、突起３５ａが小溝４９ａ内又は連続点５１ａに位置しているとき、第１のリンク装置３６ａとつながっている水封蓋１８は閉じた状態にあり、突起３５ｂが小溝４９ｂ内又は連続点５１ｂに位置しているとき、第２のリンク装置３６ｂとつながっているコレクチングバルブ１７は閉じた状態にある。
【００３１】
本実施の形態は上記のように構成されており、次にその作用について説明する。
最初、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは、溝４８ａ内の連続点５１ａに位置しており、水封蓋１８は閉じている。また、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは、溝４８ｂ内の連続点５１ｂに位置しており、コレクチングバルブ１７は閉じている（図１を参照）。
【００３２】
次いで、アクチュエータ４２に駆動用エアが供給され、プーリ４３が反時計回りに回動すると、チェーン４５も反時計回りに回動し、チェーン４５がプーリ４４と回転軸５４を反時計回りに回動させる。回転軸５４が反時計回りに回動すると、カムプレート４７ａ及び４７ｂも回転軸５４周りを反時計回りに回動する。カムプレート４７ａが反時計回りに回動すると、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは溝４８ａ内を連続点５１ａから小溝４９ａ内へ相対移動する。小溝４９ａをなす円弧の曲率中心は回転軸５４の中心と一致しているので、突起３５ａと回転軸５４の中心との距離は一定して変化せず、回転軸５４は回転軸孔３４ａ内での位置を変化させない。すなわち、突起３５ａは溝４８ａ内を相対移動するが、第１のリンク軸３１ａ自体は動かない。したがって、第１のリンク軸３１ａとつながっているリンクアーム２７ａ、開閉アーム２０ａ及び水封蓋１８も動かず、水封蓋１８は閉じたままとなっている（図７を参照）。
【００３３】
また、カムプレート４７ｂが反時計回りに回動すると、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは溝４８ｂ内を連続点５１ｂから小溝５０ｂ内へ相対移動する。小溝５０ｂ内で突起３５ｂと連続点５１ｂとの距離が大きくなるにつれて、突起３５ｂと回転軸５４の中心との距離も大きくなっていく。突起３５ｂと回転軸５４の中心との距離が大きくなると、回転軸５４は回転軸孔３４ｂ内を第２のリンク軸３１ｂの後端３３ｂ側へ相対移動し、第２のリンク軸３１ｂはその先端３２ｂの方向に引っ張られて軸方向に動く。第２のリンク軸３１ｂが先端３２ｂの方向へ引っ張られると、その先端３２ｂはリンクアーム２７ｂの後端２９ｂを押し、リンクアーム２７ｂの先端２８ｂが更に開閉アーム２０ｂの後端２３ｂを押し、開閉アーム２０ｂ及びコレクチングバルブ１７は一緒に軸４０周りを時計回りに回動し、コレクチングバルブ１７が開く（図４及び図７を参照）。
【００３４】
次いで、アクチュエータ４２によりプーリ４３を時計回りに回動させて、チェーン４５、プーリ４４、回転軸５４、カムプレート４７ａ及び４７ｂを時計回りに回動させる。
カムプレート４７ａが時計回りに回動すると、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは小溝４９ａ内を連続点５１ａへ向かって相対移動する。小溝４９ａ内に突起３５ａが位置している間は、突起３５ａと回転軸５４との距離は変化せず、第１のリンク軸３１ａ自体も動かず、水封蓋１８は閉じたままとなっている。
【００３５】
また、カムプレート４７ｂが時計回りに回動すると、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは小溝５０ｂ内を連続点５１ｂへ向かって相対移動する。小溝５０ｂ内で突起３５ｂと連続点５１ｂとの距離が小さくなるにつれて、突起３５ｂと回転軸５４の中心との距離も小さくなっていく。突起３５ｂと回転軸５４の中心との距離が小さくなると、回転軸５４は回転軸孔３４ｂ内を第２のリンク軸３１ｂの先端３２ｂ側へ相対移動し、第２のリンク軸３１ｂは後端３３ｂの方向に引っ張られて軸方向に動く。第２のリンク軸３１ｂが後端３３ｂの方向に引っ張られると、第２のリンク軸３１ｂの先端３２ｂはリンクアーム２７ｂの後端２９ｂを引っ張り、リンクアーム２７ｂの先端２８ｂが更に開閉アーム２０ｂの後端２３ｂを引っ張り、開閉アーム２０ｂ及びコレクチングバルブ１７は一緒に軸４０周りを反時計回りに回動し、コレクチングバルブ１７が閉じる（図１及び図４を参照）。
【００３６】
そして、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは、溝４８ａ内の連続点５１ａまで戻り、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは、溝４８ｂ内の連続点５１ｂまで戻り、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７はともに閉じた状態となる。
次いで、アクチュエータ４２によりカムプレート４７ａ及び４７ｂを更に時計回りに回動させる。
【００３７】
カムプレート４７ａが更に時計回りに回動すると、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは溝４８ａ内を連続点５１ａから小溝５０ａ内へ相対移動する。小溝５０ａ内で突起３５ｂと連続点５１ａとの距離が大きくなるにつれて、突起３５ａと回転軸５４の中心との距離も大きくなり、回転軸５４は回転軸孔３４ａ内を第１のリンク軸３１ａの後端３３ａ側へ相対移動し、第１のリンク軸３１ａは先端３２ａの方向に引っ張られて軸方向に動く。そして、第１のリンク軸３１ａの先端３２ａがリンクアーム２７ａの後端２９ａを押し、リンクアーム２７ａの先端２８ａが更に開閉アーム２０ａの後端２３ａを押し、開閉アーム２０ａは中間部２２ａを中心として時計回りに回動し、開閉アーム２０ａの先端２１ａが水封蓋１８を上方へ吊り上げ、水封蓋１８が開く（図３及び図８を参照）。
【００３８】
また、カムプレート４７ｂが更に時計回りに回動すると、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは溝４８ｂ内を連続点５１ｂから小溝４９ｂ内へ相対移動する。小溝４９ｂ内に突起３５ｂが位置している間は、突起３５ｂと回転軸５４との距離は変化せず、第２のリンク軸３１ｂ自体も動かず、コレクチングバルブ１７は閉じたままとなっている（図８を参照）。
次いで、アクチュエータ４２によりカムプレート４７ａ及び４７ｂを反時計回りに回動させる。
【００３９】
カムプレート４７ａが反時計回りに回動すると、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは小溝５０ａ内を連続点５１ａへ向かって相対移動する。小溝５０ａ内で突起３５ａと連続点５１ａとの距離が小さくなるにつれて、突起３５ａと回転軸５４の中心との距離も小さくなり、回転軸５４は回転軸孔３４ａ内を第１のリンク軸３１ａの先端３２ａ側へ相対移動し、第１のリンク軸３１ａはその後端３２ａの方向に引っ張られて軸方向に動く。そして、第１のリンク軸３１ａの先端３２ａはリンクアーム２７ａの後端２９ａを引っ張り、リンクアーム２７ａの先端２８ａが更に開閉アーム２０ａの後端２３ａを引っ張り、開閉アーム２０ａは中間部２２ａを中心として反時計回りに回動し、開閉アーム２０ａの先端２１ａが水封蓋１８を下方へ押し下げ、水封蓋１８が閉じる（図１及び図３を参照）。
【００４０】
カムプレート４７ｂが反時計回りに回動すると、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは小溝４９ｂ内を連続点５１ｂへ向かって相対移動する。この間、突起３５ｂと回転軸５４との距離は変化せず、第２のリンク軸３１ｂ自体も動かず、コレクチングバルブ１７は閉じたままとなっている（図１を参照）。
そして、再び、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは、溝４８ａ内の連続点５１ａまで戻り、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは、溝４８ｂ内の連続点５１ｂまで戻り、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７が閉じた状態となる。
【００４１】
したがって、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７が同時に開いた状態となることはなく、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７のうちいずれか一方が開いているときは、他方は閉まっている。すなわち、炭化室で石炭を乾留し、生成したＣＯＧが上昇管１２及びベント管１４を通じてドライメーン１６へ送られているとき、コレクチングバルブ１７を開き、水封蓋１８を閉じて、ＣＯＧ中に外気が混入して爆発することを防止でき、ＣＯＧが外気へ漏洩することも防止できている。
【００４２】
また、炭化室における石炭の乾留末期には、コレクチングバルブ１７を閉じ、水封蓋１８を開いて、水素濃度が高くなったＣＯＧをドライメーン１６へ送らずに水封蓋１８から燃焼放散させることができる。
さらに、炭化室からコークスを排出し、炭化室に石炭を装入するときは、コレクチングバルブ１７を閉じて、他の炭化室からのＣＯＧが流入しているドライメーン１６に外気が混入することを防止できる。そして、必要に応じて、コレクチングバルブ１７及び水封蓋１８をともに閉じ、任意の炭化室をドライメーン１６及び外気から縁切ることもできる。
【００４３】
また、第１のリンク装置３６ａ及び第２のリンク装置３６ｂを介してコレクチングバルブ１７及び水封蓋１８の開閉を行うので、開閉アーム２０ａ、２０ｂ、リンクアーム２７ａ、２７ｂ、リンク軸３１ａ、３１ｂの長さを調整して、駆動装置であるアクチュエータ４２の設置位置を上昇管１２からの輻射熱の影響を受けにくい位置とすることは容易である。
【００４４】
また、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７の開閉機構は、架台４１上のアクチュエータ４２、カム装置４６、第１のリンク装置３６ａ及び第２のリンク装置３６ｂからなる単純なものとなっており、上昇管１２周辺の構成も簡単なものとなっている。このため、上昇管１２からの輻射熱に強く、その信頼性も高く、メンテナンス負荷が小さく、メンテナンス作業を行いやすくなっており、アクチュエータ４２の寿命が延びるとともに設置費用も廉価に抑制される。
【００４５】
なお、本実施の形態において、駆動装置をエア駆動のアクチュエータ４２により構成したが、油圧駆動のアクチュエータとすることが可能であることは勿論であり、ピストンが往復動するアクチュエータの替わりに、油圧駆動又はエア駆動のモータとすることも可能である。駆動装置をモータとすれば、回転軸４４を任意の位置で容易に停止できる。また、駆動装置の動力源を電力とするとともに、駆動装置を防爆仕様とすることも可能である。
【００４６】
また、本実施の形態において、駆動装置をなすアクチュエータ４２のシャフト４２ａと回転軸５４とをプーリ４３、４４及びチェーン４５を介してつなぐこととしたが、シャフト４２ａと回転軸５４とを直接連結することが可能であり、減速機等を介して連結することもできる。
【００４７】
さらに、本実施の形態において、突起３５ａが連続点５１ａに位置しているときは、突起３５ｂも連続点５１ｂに位置しているとしたが、替わりに、以下の位置関係とすることも可能である。すなわち、突起３５ａが連続点５１ａに位置しているときは、突起３５ｂは小溝４９ｂ内にあり、突起３５ｂが連続点５１ｂに位置しているときは、突起３５ａは小溝４９ａ内にある位置関係である。かかる位置関係を形成することによって、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７のうちいずれか一方を開状態から閉状態としたのち、直ちに他方が閉状態から開状態になることはなくなり、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７がともに閉状態にある時間が存在することとなる。これにより、第１のリンク装置３６ａ、第２のリンク装置３６ｂ、カム装置４６、チェーン４５等の連結部分に存在する遊びを吸収でき、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７がともに開状態となることはより確実に防止される。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、上記のような水封蓋及びコレクチングバルブの開閉構造であるので、上昇管の周辺の構造が複雑化することを解消し、メンテナンスに要する負荷や設備コストを小さく抑制可能な水封蓋及びコレクチングバルブの開閉構造を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る水封蓋及びコレクチングバルブの開閉構造の部分破断正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る水封蓋及びコレクチングバルブの開閉構造の上面図である。
【図３】本実施の形態に係る第１のリンク装置の正面図である。
【図４】本実施の形態に係る第２のリンク装置の背面図である。
【図５】本実施の形態に係るカムプレートの正面図である。
【図６】本実施の形態に係るカム装置の正面図である。
【図７】水封蓋が閉じ、コレクチングバルブが開いた状態の説明図である。
【図８】水封蓋が開き、コレクチングバルブが閉じた状態の説明図である。
【図９】従来の室炉式コークス炉の断面図である。
【符号の説明】
１ 室炉式コークス炉
１０ 炭化室
１１ 炉蓋
１２ 上昇管
１３ 上昇管フランジ
１４ ベント管
１５ ベント管フランジ
１６ ドライメーン
１７ コレクチングバルブ
１８ 水封蓋
２０ａ、２０ｂ 開閉アーム
２１ａ、２１ｂ 開閉アームの先端
２２ａ 開閉アームの中間部
２３ａ、２０ｂ 開閉アームの後端
２７ａ、２７ｂ リンクアーム
２８ａ、２８ｂ リンクアームの先端
２９ａ、２９ｂ リンクアームの後端
３１ａ、３１ｂ リンク軸
３２ａ、３２ｂ リンク軸の先端
３３ａ、３３ｂ リンク軸の後端
３４ａ、３４ｂ リンク軸の回転軸孔
３５ａ、３５ｂ リンク軸の突起
３６ａ、３６ｂ リンク装置
４０ 軸
４１ 架台
４２ アクチュエータ
４２ａ シャフト
４３、４４ プーリ
４５ チェーン
４６ カム装置
４７ａ、４７ｂ カムプレート
４８ａ、４８ｂ 溝
４９ａ、４９ｂ、５０ａ、５０ｂ 小溝
５１ａ、５１ｂ 連続点
５４ 回転軸
５５、５６ａ、５６ｂ ブラケット
５７ａ、５７ｂ リンク軸案内孔
Ｃ 石炭Ｃ
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉の上昇管に設けられた水封蓋及びコレクチングバルブの開閉を制御する構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、室炉式コークス炉では、石炭から発生するコークス炉ガス（ＣＯＧ）をガス精製工程に送り、燃料ガスとして回収利用している。かかる室炉式コークス炉の一例の断面を図９に示す。図９に示される室炉式コークス炉１において、炭化室１０は上昇管１２とベント管１４を介して集気本管（以下ドライメーン１６という）とつながっている。上昇管１２の上端には水封蓋１８が設けられており、上昇管１２の開閉を可能に構成されている。また、ベント管１４の先端にはコレクチングバルブ１７が設けられており、ベント管１４の開閉が可能に構成されている。
【０００３】
炭化室１０に装入された石炭Ｃを乾留し、石炭Ｃから発生するＣＯＧは上昇管１２とベント管１４を通じてドライメーン１６へ送られ、その後ガス精製工程に送られる。この乾留中、水封蓋１８は閉じられ、コレクチングバルブ１７は開かれている。
炭化室１０における石炭Ｃの乾留末期には、コレクチングバルブ１７を閉じ、水封蓋１８を開いて、水素濃度が高くなったＣＯＧをドライメーン１６へ送らずに水封蓋１８から燃焼放散させる。
【０００４】
炭化室１０から乾留を終えてコークス化した石炭Ｃを排出し、炭化室１０に新たに石炭Ｃを装入するときは、水封蓋１８を開くとともに、コレクチングバルブ１７を閉じ、ドライメーン１６に外気が混入することを防止している。そして、炉蓋１１を取り外してコークス化した石炭Ｃを炭化室１０の外に排出し、新しい石炭Ｃを炭化室１０に装入して、再度炉蓋１１を炉体に取り付ける。
【０００５】
室炉式コークス炉１が備える炭化室１０の数は数十室を越え、各炭化室１０が上昇管１２を有するので、開閉の対象となる水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７の数も炭化室１０と同数存在する。このため、一日あたり水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７を開閉する作業回数は非常に多くなってしまう。
水封蓋１８の開閉操作及びコレクチングバルブ１７の開閉操作は人力で行われることが多く、作業環境及び作業内容の点で高熱、重筋作業であるといった問題点があった。
【０００６】
そこで、この問題点を解決すべく、水封蓋及びコレクチングバルブに駆動機構を設け、その駆動機構を自動操作する方法が考えられている。かかる方法の一例として、室炉式コークス炉上を走行する装入車に横行台車を設け、この横行台車上に、水封蓋を開放する水封蓋開放機構、水封蓋を閉鎖する水封蓋閉鎖機構、コレクチングバルブを開閉するコレクチングバルブ開閉機構、横行台車の横行移動の前進端検知機構及び上昇管から流出するガスに着火する着火機構をそれぞれ設け、水封蓋及びコレクチングバルブの開閉操作を自動的に実施するものがある（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５―３２９７５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、水封蓋及びコレクチングバルブに駆動機構を設けて自動的に開閉操作を行う場合、各水封蓋及び各コレクチングバルブに駆動機構を設ける必要があり、１基の室炉式コークス炉に必要な駆動機構の数は非常に多くなってしまい、設備コストも高価なものとなってしまう。
【０００９】
また、駆動機構は上昇管の周辺に設置されるが、上昇管鉄皮からの輻射熱が大きいため、駆動機構を形成するパッキン等に損傷や油分の劣化を生じやすくなり、駆動機構の早期損傷や作動不良を生じやすい。このため、駆動機構のメンテナンスに要する負荷が大きくなってしまう。
さらに、駆動機構を設置する上昇管周辺はスペースが限られており、上昇管周辺の構造が複雑化、煩雑化し、駆動機構のメンテナンス作業を実施する上での制約が大きくなってしまう。
【００１０】
特に、室炉式コークス炉上の装入車に横行台車を設け、この横行台車上に、水封蓋開放機構、水封蓋閉鎖機構、コレクチングバルブ開閉機構、前進端検知機構及び着火機構を設ける方法では、横行台車上にある各機構の構成が複雑であり、上昇管の周辺で横行台車を走行させるので、上昇管の周辺の構成も複雑化し、横行台車の運転管理も煩雑なものとなる。
【００１１】
本発明は、上記した従来の技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、上昇管の周辺の構造が複雑化することを解消し、メンテナンスに要する負荷や設備コストを小さく抑制可能な水封蓋及びコレクチングバルブの開閉構造を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係る水封蓋及びコレクチングバルブの開閉構造は、室炉式コークス炉の上昇管に設けられた水封蓋及び当該上昇管に連なるベント管に設けられたコレクチングバルブの開閉を制御する構造であって、カム装置、第１のリンク装置、第２のリンク装置及び駆動装置を備え、前記カム装置は前記駆動装置により回動可能に構成された回転軸と、当該回転軸周りに一体となって回動可能に構成された第１のカム及び第２のカムとを備え、前記第１のリンク装置は突起を有する第１のリンク軸を備え、当該第１のリンク軸の一端は前記水封蓋へ直接的又は間接的に連結されており、他端には当該リンク軸の軸方向に連続する孔が形成されており、当該孔内に前記回転軸が当該リンク軸の軸方向に移動可能かつ自由回動可能に挿入されており、前記第２のリンク装置は突起を有する第２のリンク軸を備え、当該第２のリンク軸の一端は前記コレクチングバルブへ直接的又は間接的に連結されており、他端には当該リンク軸の軸方向に連続する孔が形成されており、当該孔内に前記回転軸が当該リンク軸の軸方向に移動可能かつ自由回動可能に挿入されており、前記第１のカムは前記第１のリンク軸の突起が係合する第１の案内路を有し、当該第１の案内路は、前記回転軸と同心の円弧をなす第１の小路と、当該円弧から外れた形状をなす第２の小路とが連続してなり、前記第２のカムは前記第２のリンク軸の突起が係合する第２の案内路を有し、当該第２の案内路は、前記回転軸と同心の円弧をなす第３の小路と、当該円弧から外れた形状をなす第４の小路とが連続してなり、前記第１のリンク軸の突起が前記第２の小路内に位置して前記水封蓋が開閉動作を行っているときは、前記第２のリンク軸の突起が前記第３の小路内に位置して前記コレクチングバルブは閉じたままとなっており、前記第２のリンク軸の突起が前記第４の小路内に位置して前記コレクチングバルブが開閉動作を行っているときは、前記第１のリンク軸の突起が前記第１の小路内に位置して前記水封蓋は閉じたままとなっている。
【００１３】
請求項１の発明によると、回転軸の回動と一緒に第１のカム及び第２のカムが回動し、第１のリンク軸の突起が第１の案内路中を案内されて相対移動し、第２のリンク軸の突起がカムの第２の案内路中を案内されて相対移動する。
第１のリンク軸の突起が第１の小路内を相対移動するとき、この突起と回転軸との距離は変化せず、回転軸は第１のリンク軸の孔内で回動するだけであり、第１のリンク軸は動かず、第１のリンク軸と連なる水封蓋は動かず閉まったままである。
【００１４】
第１のリンク軸の突起が第２の小路内を相対移動するとき、この突起と回転軸との距離は変化する。この突起と回転軸との距離が変化すると、回転軸は第１のリンク軸の孔内を回動しつつ第１のリンク軸の軸方向に相対移動し、第１のリンク軸が動き、第１のリンク軸と連なる水封蓋の開閉動作が行われる。
第２のリンク軸の突起が第３の小路内を相対移動するとき、この突起と回転軸との距離は変化せず、回転軸は第２のリンク軸の孔内で回動するだけであり、第２のリンク軸は動かず、第２のリンク軸と連なるコレクチングバルブは動かず閉まったままである。
【００１５】
第２のリンク軸の突起が第４の小路内を相対移動するとき、この突起と回転軸との距離は変化する。この突起と回転軸との距離が変化すると、回転軸は第２のリンク軸の孔内を回動しつつ第２のリンク軸の軸方向に相対移動し、第２のリンク軸が動き、第２のリンク軸と連なるコレクチングバルブの開閉動作が行われる。
また、水封蓋とコレクチングバルブのいずれか一方が開閉動作を行っているとき、他方は閉まったままとなっており、水封蓋とコレクチングバルブが同時に開閉動作を行うことはない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、図１ないし図８を参照して本実施の形態の構成を説明する。
図１及び図２に示すように、室炉式コークス炉の炭化室で石炭を乾留中に生成するＣＯＧが流れる上昇管１２の上端には、上昇管１２の開閉を可能とする水封蓋１８が設けられている。
【００１７】
水封蓋１８の外側中央には、この水封蓋１８を開閉するための開閉アーム２０ａの先端２１ａが固定して取り付けられている。開閉アーム２０ａは、上昇管１２のフランジ１３上に設置されたブラケット５５先端にピン連結された中間部２２ａを中心として回動し、図１において開閉アーム２０ａが時計回りに回動すると開閉アーム２０ａの先端２１ａが水封蓋１８を上方へ吊り上げて開き、開閉アーム２０ａが反時計回りに回動すると開閉アーム２０ａの先端２１ａが水封蓋１８を下方へ押し下げて閉じる構成となっている。なお、以下の説明において、時計回り及び反時計回りというときは、図１における時計回り及び反時計回りをいうものとする。
【００１８】
図１及び図３に示すように、開閉アーム２０ａの後端２３ａはリンクアーム２７ａの先端２８ａにピン連結されており、開閉アーム２０ａにその回動する力をリンクアーム２７ａの先端２８ａから伝達可能に構成されている。また、リンクアーム２７ａの後端２９ａは後述の第１のリンク軸３１ａの先端３２ａにピン連結されており、リンクアーム２７ａの後端２９ａを第１のリンク軸３１ａの先端３２ａが押引可能に構成されている。そして、第１のリンク軸３１ａ、リンクアーム２７ａ及び開閉アーム２０ａが第1のリンク装置３６ａを構成している。
【００１９】
図１及び図２に示すように、上昇管１２の側面からベント管１４が側方に延びており、ベント管１４は途中で下方に折れ曲がってドライメーン１６へ達している。ベント管１４の先端とドライメーン１６との接続部分には、ベント管１４の開閉を可能とするコレクチングバルブ１７が設けられている。
コレクチングバルブ１７は、ベント管１４の先端のフランジ１５に軸４０によって軸止されている。軸４０の一端には開閉アーム２０ｂの先端２１ｂが固定されており、開閉アーム２０ｂ及びコレクチングバルブ１７は軸４０周りに一体となって回動可能となっており、時計回りに回動するとコレクチングバルブ１７が開き、反時計回りに回動するとコレクチングバルブ１７が閉じる構成となっている。
【００２０】
図１及び図４に示すように、開閉アーム２０ｂの後端２３ｂはリンクアーム２７ｂの先端２８ｂにピン連結されており、開閉アーム２０ｂにその回動する力をリンクアーム２７ｂの先端２８ｂから伝達可能に構成されている。また、リンクアーム２７ｂの後端２９ｂは後述の第２のリンク軸３１ｂの先端３２ｂにピン連結されており、リンクアーム２７ｂの後端２９ｂを第２のリンク軸３１ｂの先端３２ｂが押引可能に構成されている。そして、第２のリンク軸３１ｂ、リンクアーム２７ｂ及び開閉アーム２０ｂが第２のリンク装置３６ｂを構成している。なお、図４は第２のリンク装置３６ｂを背面側から見た図である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、ベント管１４の脇に架台４１が設置されており、架台４１は上昇管１２及びベント管１４に固定されている。
架台４１上にはエア駆動のアクチュエータ４２が駆動装置として設置されている。アクチュエータ４２には外部から駆動用エアが供給されており、この駆動用エアによってアクチュエータ４２のピストン（図示せず）が往復動して、シャフト４２ａが回動する構成となっている。そして、このシャフト４２ａの周りにプーリ４３が取り付けられており、プーリ４３に架けられたチェーン４５がアクチュエータ４２により回動可能に構成されている。
【００２２】
図１、図２及び図６に示すように、架台４１上のアクチュエータ４２脇に、カム装置４６が設置されている。カム装置４６は２枚のカムプレート４７ａ、４７ｂ、回転軸５４及びプーリ４４とからなっており、架台４１上で回動自在に支承された回転軸５４の周りにカムプレート４７ａ、４７ｂ及びプーリ４４が固着されている。
【００２３】
図５に示すように、カムプレート４７ａは溝４８ａを有し、溝４８ａが第１の案内路をなす。溝４８ａはカムプレート４７ａの面上でそれぞれ円弧をなす小溝４９ａと小溝５０ａとから形成されており、小溝４９ａの一端は小溝５０ａの一端と連続点５１ａを介して連続し、小溝４９ａが第１の小路をなし、小溝５０ａが第２の小路をなしている。小溝４９ａをなす円弧の曲率中心は回転軸５４の中心と一致しており、小溝５０ａをなす円弧の曲率中心は回転軸５４の中心から偏心した位置にある。そして、小溝５０ａは、連続点５１ａからの距離が大きくなるにつれて、回転軸５４の中心からの距離も大きくなっている。
【００２４】
カムプレート４７ｂとカムプレート４７ａは図６に示すような形状をなしており、溝４８ａと対応する溝４８ｂを有し、溝４８ｂが第２の案内路をなしている。そして、溝４８ｂは連続点５１ｂを介して連続する小溝４９ｂと小溝５０ｂとからなり、小溝４９ａに対応する小溝４９ｂが第３の小路をなし、小溝５０ａに対応する小溝５０ｂが第４の小路をなしている。
【００２５】
図１及び図２に示すように、プーリ４４にはチェーン４５が架けられており、チェーン４５を介してプーリ４３と連結されている。すなわち、アクチュエータ４２によってカム装置４６は回転軸５４周りを回動可能に構成されている。
回転軸５４には、第１のリンク軸３１ａの後端３３ａ及び第２のリンク軸３１ｂの後端３３ｂがつながっている。図３に示すように、第１のリンク軸３１ａの後端３３ａには回転軸孔３４ａが形成されている。この回転軸孔３４ａの開口部分は第１のリンク軸３１ａの軸方向に連続して延びており、回転軸５４が回転軸孔３４ａ内に挿通されており、回転軸５４は回転軸孔３４ａ内を第１のリンク軸３１ａの軸方向に相対移動可能かつ軸周りに回動可能に構成されている。
【００２６】
第１のリンク軸３１ａの中間に突起３５ａが形成されており、突起３５ａはカムプレート４７ａの溝４８ａ内に収まって係合し、突起３５ａは溝４８ａ内を相対移動可能に構成されている。
図４に示すように、第２のリンク軸３１ｂは第１のリンク軸３１ａと同様の構成を有している。すなわち、回転軸孔３４ａと対応する回転軸孔３４ｂが第２のリンク軸３１ｂの後端３３ｂにあり、回転軸孔３４ｂに回転軸５４が挿通されているとともに、回転軸５４は回転軸孔３４ｂ内を第２のリンク軸３１ｂの軸方向に相対移動可能かつ回動可能となっている。また、第２のリンク軸３１ｂの中間に突起３５ａと対応して形成された突起３５ｂがカムプレート４７ｂの溝４８ｂ内に収まって係合し、突起３５ｂは溝４８ｂ内を相対移動可能に構成されている。
【００２７】
図１に示すように、架台４１にはブラケット５６ａ及びブラケット５６ｂが設置されており、ブラケット５６ａ先端にはリンク軸案内孔５７ａが形成され（図３を参照）、ブラケット５６ｂ先端にはリンク軸案内孔５７ｂが形成されている（図４を参照）。そして、第１のリンク軸３１ａの先端３２ａと突起３５ａとの間の部分がリンク軸案内孔５７ａ内に挿通され、第２のリンク軸３１ｂの先端３２ｂと突起３５ｂとの間の部分がリンク軸案内孔５７ｂ内に挿通されている。第１のリンク軸３１ａはリンク軸案内孔５７ａ及び回転軸孔３４ａ内に挿通された回転軸５４によって動きを拘束されており、第１のリンク軸３１ａはその軸方向にのみ移動可能となっている。同様に、第２のリンク軸３１ｂもリンク軸案内孔５７ｂ及び回転軸孔３４ｂ内に挿通された回転軸５４によって動きを拘束されており、第２のリンク軸３１ｂはその軸方向にのみ移動可能となっている。
【００２８】
そして、回転軸５４が回動すると、回転軸５４とともにカムプレート４７ａ及び４７ｂが回転軸５４周りに回動して、第１のリンク軸３１ａの回転軸孔３４ａ内を回転軸５４が相対移動し、第２のリンク軸３１ｂの回転軸孔３４ｂ内を回転軸５４が相対移動し、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは溝４８ａ内を案内されて相対移動し、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは溝４８ｂ内を案内されて相対移動する構成となっている。
【００２９】
なお、溝４８ａ内における突起３５ａの位置と、溝４８ｂ内における突起３５ｂの位置は、以下に述べる相対的関係を有する。すなわち、突起３５ａが溝４８ａの小溝４９ａ内に位置しているときは、突起３５ｂは溝４８ｂの小溝５０ｂ内に位置している（図７を参照）。突起３５ａが溝４８ａの小溝５０ａ内に位置しているときは、突起３５ｂは溝４８ｂの小溝４９ｂ内に位置している（図８参照）。なお、図７及び図８において、カム装置４６のプーリ４４の図示は省略されている。
【００３０】
また、突起３５ａが小溝４９ａと小溝５０ａとの連続点５１ａに位置しているときは、突起３５ｂは小溝４９ｂと小溝５０ｂとの連続点５１ｂに位置している（図１を参照）。
そして、突起３５ａが小溝４９ａ内又は連続点５１ａに位置しているとき、第１のリンク装置３６ａとつながっている水封蓋１８は閉じた状態にあり、突起３５ｂが小溝４９ｂ内又は連続点５１ｂに位置しているとき、第２のリンク装置３６ｂとつながっているコレクチングバルブ１７は閉じた状態にある。
【００３１】
本実施の形態は上記のように構成されており、次にその作用について説明する。
最初、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは、溝４８ａ内の連続点５１ａに位置しており、水封蓋１８は閉じている。また、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは、溝４８ｂ内の連続点５１ｂに位置しており、コレクチングバルブ１７は閉じている（図１を参照）。
【００３２】
次いで、アクチュエータ４２に駆動用エアが供給され、プーリ４３が反時計回りに回動すると、チェーン４５も反時計回りに回動し、チェーン４５がプーリ４４と回転軸５４を反時計回りに回動させる。回転軸５４が反時計回りに回動すると、カムプレート４７ａ及び４７ｂも回転軸５４周りを反時計回りに回動する。カムプレート４７ａが反時計回りに回動すると、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは溝４８ａ内を連続点５１ａから小溝４９ａ内へ相対移動する。小溝４９ａをなす円弧の曲率中心は回転軸５４の中心と一致しているので、突起３５ａと回転軸５４の中心との距離は一定して変化せず、回転軸５４は回転軸孔３４ａ内での位置を変化させない。すなわち、突起３５ａは溝４８ａ内を相対移動するが、第１のリンク軸３１ａ自体は動かない。したがって、第１のリンク軸３１ａとつながっているリンクアーム２７ａ、開閉アーム２０ａ及び水封蓋１８も動かず、水封蓋１８は閉じたままとなっている（図７を参照）。
【００３３】
また、カムプレート４７ｂが反時計回りに回動すると、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは溝４８ｂ内を連続点５１ｂから小溝５０ｂ内へ相対移動する。小溝５０ｂ内で突起３５ｂと連続点５１ｂとの距離が大きくなるにつれて、突起３５ｂと回転軸５４の中心との距離も大きくなっていく。突起３５ｂと回転軸５４の中心との距離が大きくなると、回転軸５４は回転軸孔３４ｂ内を第２のリンク軸３１ｂの後端３３ｂ側へ相対移動し、第２のリンク軸３１ｂはその先端３２ｂの方向に引っ張られて軸方向に動く。第２のリンク軸３１ｂが先端３２ｂの方向へ引っ張られると、その先端３２ｂはリンクアーム２７ｂの後端２９ｂを押し、リンクアーム２７ｂの先端２８ｂが更に開閉アーム２０ｂの後端２３ｂを押し、開閉アーム２０ｂ及びコレクチングバルブ１７は一緒に軸４０周りを時計回りに回動し、コレクチングバルブ１７が開く（図４及び図７を参照）。
【００３４】
次いで、アクチュエータ４２によりプーリ４３を時計回りに回動させて、チェーン４５、プーリ４４、回転軸５４、カムプレート４７ａ及び４７ｂを時計回りに回動させる。
カムプレート４７ａが時計回りに回動すると、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは小溝４９ａ内を連続点５１ａへ向かって相対移動する。小溝４９ａ内に突起３５ａが位置している間は、突起３５ａと回転軸５４との距離は変化せず、第１のリンク軸３１ａ自体も動かず、水封蓋１８は閉じたままとなっている。
【００３５】
また、カムプレート４７ｂが時計回りに回動すると、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは小溝５０ｂ内を連続点５１ｂへ向かって相対移動する。小溝５０ｂ内で突起３５ｂと連続点５１ｂとの距離が小さくなるにつれて、突起３５ｂと回転軸５４の中心との距離も小さくなっていく。突起３５ｂと回転軸５４の中心との距離が小さくなると、回転軸５４は回転軸孔３４ｂ内を第２のリンク軸３１ｂの先端３２ｂ側へ相対移動し、第２のリンク軸３１ｂは後端３３ｂの方向に引っ張られて軸方向に動く。第２のリンク軸３１ｂが後端３３ｂの方向に引っ張られると、第２のリンク軸３１ｂの先端３２ｂはリンクアーム２７ｂの後端２９ｂを引っ張り、リンクアーム２７ｂの先端２８ｂが更に開閉アーム２０ｂの後端２３ｂを引っ張り、開閉アーム２０ｂ及びコレクチングバルブ１７は一緒に軸４０周りを反時計回りに回動し、コレクチングバルブ１７が閉じる（図１及び図４を参照）。
【００３６】
そして、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは、溝４８ａ内の連続点５１ａまで戻り、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは、溝４８ｂ内の連続点５１ｂまで戻り、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７はともに閉じた状態となる。
次いで、アクチュエータ４２によりカムプレート４７ａ及び４７ｂを更に時計回りに回動させる。
【００３７】
カムプレート４７ａが更に時計回りに回動すると、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは溝４８ａ内を連続点５１ａから小溝５０ａ内へ相対移動する。小溝５０ａ内で突起３５ｂと連続点５１ａとの距離が大きくなるにつれて、突起３５ａと回転軸５４の中心との距離も大きくなり、回転軸５４は回転軸孔３４ａ内を第１のリンク軸３１ａの後端３３ａ側へ相対移動し、第１のリンク軸３１ａは先端３２ａの方向に引っ張られて軸方向に動く。そして、第１のリンク軸３１ａの先端３２ａがリンクアーム２７ａの後端２９ａを押し、リンクアーム２７ａの先端２８ａが更に開閉アーム２０ａの後端２３ａを押し、開閉アーム２０ａは中間部２２ａを中心として時計回りに回動し、開閉アーム２０ａの先端２１ａが水封蓋１８を上方へ吊り上げ、水封蓋１８が開く（図３及び図８を参照）。
【００３８】
また、カムプレート４７ｂが更に時計回りに回動すると、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは溝４８ｂ内を連続点５１ｂから小溝４９ｂ内へ相対移動する。小溝４９ｂ内に突起３５ｂが位置している間は、突起３５ｂと回転軸５４との距離は変化せず、第２のリンク軸３１ｂ自体も動かず、コレクチングバルブ１７は閉じたままとなっている（図８を参照）。
次いで、アクチュエータ４２によりカムプレート４７ａ及び４７ｂを反時計回りに回動させる。
【００３９】
カムプレート４７ａが反時計回りに回動すると、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは小溝５０ａ内を連続点５１ａへ向かって相対移動する。小溝５０ａ内で突起３５ａと連続点５１ａとの距離が小さくなるにつれて、突起３５ａと回転軸５４の中心との距離も小さくなり、回転軸５４は回転軸孔３４ａ内を第１のリンク軸３１ａの先端３２ａ側へ相対移動し、第１のリンク軸３１ａはその後端３２ａの方向に引っ張られて軸方向に動く。そして、第１のリンク軸３１ａの先端３２ａはリンクアーム２７ａの後端２９ａを引っ張り、リンクアーム２７ａの先端２８ａが更に開閉アーム２０ａの後端２３ａを引っ張り、開閉アーム２０ａは中間部２２ａを中心として反時計回りに回動し、開閉アーム２０ａの先端２１ａが水封蓋１８を下方へ押し下げ、水封蓋１８が閉じる（図１及び図３を参照）。
【００４０】
カムプレート４７ｂが反時計回りに回動すると、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは小溝４９ｂ内を連続点５１ｂへ向かって相対移動する。この間、突起３５ｂと回転軸５４との距離は変化せず、第２のリンク軸３１ｂ自体も動かず、コレクチングバルブ１７は閉じたままとなっている（図１を参照）。
そして、再び、第１のリンク軸３１ａの突起３５ａは、溝４８ａ内の連続点５１ａまで戻り、第２のリンク軸３１ｂの突起３５ｂは、溝４８ｂ内の連続点５１ｂまで戻り、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７が閉じた状態となる。
【００４１】
したがって、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７が同時に開いた状態となることはなく、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７のうちいずれか一方が開いているときは、他方は閉まっている。すなわち、炭化室で石炭を乾留し、生成したＣＯＧが上昇管１２及びベント管１４を通じてドライメーン１６へ送られているとき、コレクチングバルブ１７を開き、水封蓋１８を閉じて、ＣＯＧ中に外気が混入して爆発することを防止でき、ＣＯＧが外気へ漏洩することも防止できている。
【００４２】
また、炭化室における石炭の乾留末期には、コレクチングバルブ１７を閉じ、水封蓋１８を開いて、水素濃度が高くなったＣＯＧをドライメーン１６へ送らずに水封蓋１８から燃焼放散させることができる。
さらに、炭化室からコークスを排出し、炭化室に石炭を装入するときは、コレクチングバルブ１７を閉じて、他の炭化室からのＣＯＧが流入しているドライメーン１６に外気が混入することを防止できる。そして、必要に応じて、コレクチングバルブ１７及び水封蓋１８をともに閉じ、任意の炭化室をドライメーン１６及び外気から縁切ることもできる。
【００４３】
また、第１のリンク装置３６ａ及び第２のリンク装置３６ｂを介してコレクチングバルブ１７及び水封蓋１８の開閉を行うので、開閉アーム２０ａ、２０ｂ、リンクアーム２７ａ、２７ｂ、リンク軸３１ａ、３１ｂの長さを調整して、駆動装置であるアクチュエータ４２の設置位置を上昇管１２からの輻射熱の影響を受けにくい位置とすることは容易である。
【００４４】
また、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７の開閉機構は、架台４１上のアクチュエータ４２、カム装置４６、第１のリンク装置３６ａ及び第２のリンク装置３６ｂからなる単純なものとなっており、上昇管１２周辺の構成も簡単なものとなっている。このため、上昇管１２からの輻射熱に強く、その信頼性も高く、メンテナンス負荷が小さく、メンテナンス作業を行いやすくなっており、アクチュエータ４２の寿命が延びるとともに設置費用も廉価に抑制される。
【００４５】
なお、本実施の形態において、駆動装置をエア駆動のアクチュエータ４２により構成したが、油圧駆動のアクチュエータとすることが可能であることは勿論であり、ピストンが往復動するアクチュエータの替わりに、油圧駆動又はエア駆動のモータとすることも可能である。駆動装置をモータとすれば、回転軸４４を任意の位置で容易に停止できる。また、駆動装置の動力源を電力とするとともに、駆動装置を防爆仕様とすることも可能である。
【００４６】
また、本実施の形態において、駆動装置をなすアクチュエータ４２のシャフト４２ａと回転軸５４とをプーリ４３、４４及びチェーン４５を介してつなぐこととしたが、シャフト４２ａと回転軸５４とを直接連結することが可能であり、減速機等を介して連結することもできる。
【００４７】
さらに、本実施の形態において、突起３５ａが連続点５１ａに位置しているときは、突起３５ｂも連続点５１ｂに位置しているとしたが、替わりに、以下の位置関係とすることも可能である。すなわち、突起３５ａが連続点５１ａに位置しているときは、突起３５ｂは小溝４９ｂ内にあり、突起３５ｂが連続点５１ｂに位置しているときは、突起３５ａは小溝４９ａ内にある位置関係である。かかる位置関係を形成することによって、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７のうちいずれか一方を開状態から閉状態としたのち、直ちに他方が閉状態から開状態になることはなくなり、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７がともに閉状態にある時間が存在することとなる。これにより、第１のリンク装置３６ａ、第２のリンク装置３６ｂ、カム装置４６、チェーン４５等の連結部分に存在する遊びを吸収でき、水封蓋１８及びコレクチングバルブ１７がともに開状態となることはより確実に防止される。
【００４８】
【発明の効果】
本発明は、上記のような水封蓋及びコレクチングバルブの開閉構造であるので、上昇管の周辺の構造が複雑化することを解消し、メンテナンスに要する負荷や設備コストを小さく抑制可能な水封蓋及びコレクチングバルブの開閉構造を提供できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る水封蓋及びコレクチングバルブの開閉構造の部分破断正面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る水封蓋及びコレクチングバルブの開閉構造の上面図である。
【図３】本実施の形態に係る第１のリンク装置の正面図である。
【図４】本実施の形態に係る第２のリンク装置の背面図である。
【図５】本実施の形態に係るカムプレートの正面図である。
【図６】本実施の形態に係るカム装置の正面図である。
【図７】水封蓋が閉じ、コレクチングバルブが開いた状態の説明図である。
【図８】水封蓋が開き、コレクチングバルブが閉じた状態の説明図である。
【図９】従来の室炉式コークス炉の断面図である。
【符号の説明】
１ 室炉式コークス炉
１０ 炭化室
１１ 炉蓋
１２ 上昇管
１３ 上昇管フランジ
１４ ベント管
１５ ベント管フランジ
１６ ドライメーン
１７ コレクチングバルブ
１８ 水封蓋
２０ａ、２０ｂ 開閉アーム
２１ａ、２１ｂ 開閉アームの先端
２２ａ 開閉アームの中間部
２３ａ、２０ｂ 開閉アームの後端
２７ａ、２７ｂ リンクアーム
２８ａ、２８ｂ リンクアームの先端
２９ａ、２９ｂ リンクアームの後端
３１ａ、３１ｂ リンク軸
３２ａ、３２ｂ リンク軸の先端
３３ａ、３３ｂ リンク軸の後端
３４ａ、３４ｂ リンク軸の回転軸孔
３５ａ、３５ｂ リンク軸の突起
３６ａ、３６ｂ リンク装置
４０ 軸
４１ 架台
４２ アクチュエータ
４２ａ シャフト
４３、４４ プーリ
４５ チェーン
４６ カム装置
４７ａ、４７ｂ カムプレート
４８ａ、４８ｂ 溝
４９ａ、４９ｂ、５０ａ、５０ｂ 小溝
５１ａ、５１ｂ 連続点
５４ 回転軸
５５、５６ａ、５６ｂ ブラケット
５７ａ、５７ｂ リンク軸案内孔
Ｃ 石炭Ｃ
Claims (1)
- 室炉式コークス炉の上昇管に設けられた水封蓋及び当該上昇管に連なるベント管に設けられたコレクチングバルブの開閉を制御する構造であって、
カム装置、第１のリンク装置、第２のリンク装置及び駆動装置を備え、
前記カム装置は前記駆動装置により回動可能に構成された回転軸と、当該回転軸周りに一体となって回動可能に構成された第１のカム及び第２のカムとを備え、
前記第１のリンク装置は突起を有する第１のリンク軸を備え、当該第１のリンク軸の一端は前記水封蓋へ直接的又は間接的に連結されており、他端には当該リンク軸の軸方向に連続する孔が形成されており、当該孔内に前記回転軸が当該リンク軸の軸方向に移動可能かつ自由回動可能に挿入されており、
前記第２のリンク装置は突起を有する第２のリンク軸を備え、当該第２のリンク軸の一端は前記コレクチングバルブへ直接的又は間接的に連結されており、他端には当該リンク軸の軸方向に連続する孔が形成されており、当該孔内に前記回転軸が当該リンク軸の軸方向に移動可能かつ自由回動可能に挿入されており、
前記第１のカムは前記第１のリンク軸の突起が係合する第１の案内路を有し、当該第１の案内路は、前記回転軸と同心の円弧をなす第１の小路と、当該円弧から外れた形状をなす第２の小路とが連続してなり、
前記第２のカムは前記第２のリンク軸の突起が係合する第２の案内路を有し、当該第２の案内路は、前記回転軸と同心の円弧をなす第３の小路と、当該円弧から外れた形状をなす第４の小路とが連続してなり、
前記第１のリンク軸の突起が前記第２の小路内に位置して前記水封蓋が開閉動作を行っているときは、前記第２のリンク軸の突起が前記第３の小路内に位置して前記コレクチングバルブは閉じたままとなっており、前記第２のリンク軸の突起が前記第４の小路内に位置して前記コレクチングバルブが開閉動作を行っているときは、前記第１のリンク軸の突起が前記第１の小路内に位置して前記水封蓋は閉じたままとなっていることを特徴とする水封蓋及びコレクチングバルブの開閉構造。
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