JPH10501304A - 回転体懸架装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 回転ホッパーの如き回転体用の懸架装置は一方の側にリング形状転がり面（３４）を画成する金属軸受バンドを含み、他方の側に少なくともｎ個の金属ローラ（２４）を含み、ここでｎとは３よりも大きい整数である。前記ｎ個のローラ（２４）は前記転がり面（３４）と接触する。弾性圧縮可能手段（３２）は、好ましくは転がり面（３４）と平行な長方形孔（４０）が設けられた金属ウェブであり、転がり面がローラ（２４）と転がり面（３４）との接触点（Ｐ_i）の回りで弾性変形するように金属軸受バンド（２６）の下に配置される。これらの弾性的に圧縮可能な手段（３２）は、転がり面（３４）の弾性変形がｎ個のローラ（２４）の僅かな表面凹凸に起因するｎ個のローラ（２４）への回転ホッパー（１４）の重量不均等分布を実質的に修正するのに十分な程度になるように寸法決めされる。

Description

【発明の詳細な説明】 回転体懸架装置 本発明は実質的に垂直な軸線の回りを回転する重い物体、例えば回転ホッパー 、の懸架装置に関する。本発明は特に、一方の側に環状走行面を画成する金属走 行ストリップを含み且つ他方の側に少なくともｎ個のローラを含むようなこの種 の装置に関する。ここでｎとは３よりも大きい整数であり、これらｎ個のローラ が前記回転体を支持するために前記走行面を押圧するような態様で配置される。 この種の装置は例えば書類ＵＳ−Ａ−４８１２１００から知られ、ここでは高 炉の回転ホッパーに関連して記載されている。かかる回転ホッパーは、装填時、 数百トンの重量がある。もし互いに１２０°離された三つの支持ローラが使用さ れると、各ローラはホッパー重量の少なくとも三分の一を受けるように寸法決め されるべきである。次に、勿論、可及的に小さいローラを取り扱うことが重要で ある。故に、三つよりも多いローラを取り扱うことが考えられる。しかしながら 、この考えは実用の点で問題が生じる。実際上、もしホッパーが互いに９０°離 された四つのローラにより支持される場合を分析すると、各ローラをホッパー重 量の２５％を受け持つように寸法決めできるようにはならず、各ローラはホッパ ー重量の少なくとも５０％を受け持つように寸法決めしなければならないことが 判る。この逆説は、四つのローラが決して実際上、厳密に同じ平面内で整合され ることはないという事実に起因する。 上記書類に於て、三つよりも多いローラへホッパーの重 量を分布する問題は、特別な懸架装置を取り付けた四対のローラを提供すること により解決される。実際上、一対のローラは半径方向軸線の回りに枢動可能なア キシルにより担持され、各ローラは、ばねを取り付けた浮動軸受を使用してその アキシルに装着される。 本発明の根底にある課題は、書類ＵＳ−Ａ−４８１２１００に記載された装置 よりも遥かに簡単であり、それにも拘らず、三つよりも多いローラへの前記重い 物体の重量不均等分布を実質的に修正するのに適する、前文で記載した種類の装 置を提案することである。 本発明によると、この問題は圧縮可能弾性手段により解決され、前記圧縮可能 弾性手段は走行ストリップの下に配置され走行面がローラと走行面との接触点の 回りで弾性変形する。これらの弾性的に圧縮可能な手段は更に寸法決めされるが 、その際、走行面の前記弾性変形は、ローラの共平面性に於ける僅かな欠点から 生じるローラへの前記重い物体の重量不均等分布を修正するのに実質的に十分な 程度である。 本発明は、ｎ個のローラの懸架装置が書類ＵＳ−Ａ−４８１２１００に記載し た装置よりも遥かに簡単なものにでき、それと共に、ｎ個のローラへの負荷分布 の観点から適当な結果を保証するという利点を有する。 前記弾性的に圧縮可能な手段は勿論、走行面を画成する金属走行ストリップの 下に配置されたエラストマーから作られるリングにすることができよう。しかし ながら、本発明は完全に金属性の弾性圧縮可能手段を提案していること は評価されよう。本発明の好適実施例によると、これらの弾性圧縮可能手段は、 実際上、走行面と平行な長方形孔を備えた金属ストリップから成る。これは製造 が特に簡単な解決策であり、殆どコストが掛からず、メンテナンスの必要がなく 、弾性変形の観点から優れた特徴を有するものであることは評価されよう。 本発明による装置は有利には、回転軸線と同軸であり高い剛性を有する支持シ リンダと、前記支持シリンダの第１端により支持された環状取り付けフランジと 、前記支持フランジに固定された走行ストリップとを含む。次いで支持シリンダ は、取り付けフランジの近くに、走行面と平行な長方形孔を有する。この解決策 が回転ホッパーに適用されるとき、前記支持シリンダは例えばホッパーの筒状壁 を形成する。走行面は回転体へ、あるいは支持構造体へどちらへも取り付けでき ることも注目されよう。 本発明の他の利点及び特徴は、例えば溶鉱炉の回転ホッパーに適用される本発 明の好適実施例の詳細な説明及び添付図面から推知されよう。図中、 図１は本発明による懸架装置を取り付けた回転ホッパーを備える溶鉱炉の立面 図である。 図２及び図３は本発明の根底にある課題を例示するのに役立ち；三つの支持ロ ーラ（図２）又は四つの支持ローラ（図３）をそれぞれ有する装置を平面図で示 す。 図４Ａ及び図４Ｂは四つのローラを有する懸架システムの線形展開図であり； 図４Ｂのシステムは、本発明に従って作られた後の図４Ａのシステムを表す。 図５は図１の回転ホッパーの本発明による懸架装置を通る垂直平面に於ける横 断面である。 図６は本発明による装置の好適実施例に於ける走行面の変形を、二つの図の助 けにより概略的に説明するのに役立つ。 図１は中央送り装置を有する装入装置１２を備えた溶鉱炉１０の上方部分を示 す。特にこの装入装置１２は参照符号１４により全体的に示された補助ホッパー を含む。これは溶鉱炉１０の中心軸線１６の回りを回転できる回転ホッパーであ り、補助ホッパー１４の下に配置されるバッチ式ホッパー１５への非対称供給を 回避する。 補助ホッパー１４は台１８に装着され、一方、台１８は上部構造体２０により 支持される。上部構造体は溶鉱炉１０の壁２０に置かれる。ホッパー１４は台１ ８に装着された四つのローラ２４により台１８の上方で懸架される。これらのロ ーラ２４はホッパー１４を包囲する環状走行ストリップ２６を押圧し、この走行 ストリップはホッパー１４へしっかりと取り付けられる。 ホッパー１４は筒状壁２８から成る上方部分とテーパーの付いた壁３０から成 る下方部分とを有することが図１からも見ることができる。走行ストリップ２６ は筒状壁２８の下方縁に取り付けられる。この縁は筒状壁２８とテーパ壁３０と の接合部に関して底部に向って僅かに突出する。溶鉱炉１０用の装入ユニット１ ２の前記ホッパー１４は、装填時、重量が数百トンある。この重量は台１８及び 上部構造体２０を介して溶鉱炉１０の壁２２まで伝えるために 、支持ローラ２４により支えられなければならない。 本発明の根底にある課題は図２、３及び図４Ａを参照して論じられる。図２に 於て、互いに１２０°離された三つの支持ローラが見られる。三つのローラの回 転軸線は軸線１６上に交点を有する。この構成に於てホッパーの重心が軸線１６ 上にあるとき三つのローラ２４₁、２４₂及び２４₃は各々、ホッパー１４の総重 量の三分の一を支持することは明白である。故に、一見したところでは、図３の 場合、四つのローラ２４₁、２４₂、２４₃及び２４₄の各々は総重量の四分の一を 支持しなければならないことが予想される。しかしながらそれは実際には違う。 これは、ローラ２４₁、２４₂、２４₃及び２４₄と走行ストリップ２６との潜在的 接触点を表す各ローラ２４の四つの点Ｐ₁、Ｐ₂、Ｐ₃及びＰ₄が決して厳密には同 じ平面内に配置されないからである。結果として、走行面は三つのローラのみを 押圧する。図３の装置の線形展開図である図４Ａに於て、走行面と接触している のはローラ２４₁、２４₃及び２４₄である。図３に於て、ホッパー１４の重心の 射影Ｇが点Ｏから距離”ｅ”で半直線［Ｏ，Ｐ₄］上に位置しているのが見られ る。ローラでの反力は以下のとおりであることが容易にチェックされる： R₂=O;R₄=(2e/D)^*P;R₁=R₃=(P/2)^*(1-e/D) ここでＤは走行円３２の直径である。 ところで、比ｅ／Ｄは一般に非常に小さく（換言すれば、ホッパー１４の重心 ＧのＯからの半径方向変位が小さい ）、これは四つのローラの各々がホッパーの重量の５０％を受け持つように寸法 決めされるべきであることを意味する。垂直軸線を持つ筒体２８の下方の前面へ 固定される走行ストリップ２６は殆ど無限剛性のビームのソール(sole)に例えう ることを示すことも重要である。換言すれば、走行ストリップ２６は実際上変形 しない。 図４Ｂは本発明により改変した図４Ａに於ける四つのローラを持つ懸架装置を 示す。走行ストリップ２６は、走行ストリップ２６の走行面３４がローラ２４， と走行面２６との間の接触点Ｐ_iの回りで局部的に弾性変形できるように、弾性 圧縮可能素子３２に装着されていることに注目されよう。走行ストリップ２６及 び弾性圧縮可能素子３２から成る全システムは、特に、ローラ２４_iの位置での 走行面３４の局部弾性変形が四つのローラ２４へのホッパー１４の重量不均等分 布を実質的に修正するのに十分になるように、寸法決めされている。事前にプロ グラムされた局部変形の結果として、走行面３４はローラ２４₁及び２４₃の下で 降伏しており、図４Ａでは、反力Ｒ₁及びＲ₃がそれぞれホッパー１４の総重量の 約５０％を示していた。ローラ２４₁及び２４₃での局部変形に起因して、壁２８ は僅かにへこむ。次いでローラ２４₂は走行面３４と接触する。同時に、四つの ローラの間でホッパー重量のかなりの再分布が行われる。換言すると、素子３２ は四つのローラ２４_iの共平面性に於ける欠点の影響を局部変形により修正する のに十分な弾性能力を金属走行ストリップ２６に与え、またこのようにして四つ のローラ２４_iにホッパー１ ４の重量が良好に分布される。 図６は走行ストリップ２６と殆ど無限剛性の筒状壁２８との間に介在する圧縮 可能ストリップ３２の素子を示す。ストリップ３２の圧縮性は単に筒状壁２８に 、走行ストリップ２６の近くで、走行面３４と平行な長方形の孔４０を設けるこ とによりうまく得られることが見られる。これらの孔４０は好ましくは二列に重 なって回転対称で、壁２８に分布される。上方列の長方形孔４０は下方列の二つ の連続する孔と孔との間の材料を覆うような態様で下方列の長方形孔に関してシ フトされることに注目されよう。この長方形孔４０の特殊配置の効果は図４の図 Ａ及びＢの助けにより説明されよう。 図４の二つの図Ａ及びＢに於て、素子３２は重ね合わされた二つの理想ビーム ３４′、４２′により模倣されている。ビーム３４′は、変形の観点から、走行 面３４を模倣している。ビーム４２′は、変形の観点から、二列の長方形孔４０ 間に位置するファイバ（fibre）４２′を模倣している。ビーム３４′は二つの 弾性支持体４４によりビーム４２′を押圧する。二つの弾性支持体４４は下方列 の孔４０間のスペース（即ち、壁材料）を表す。これらのスペースは上方列の孔 ４０の真下に位置し、その場合これらの長方形孔の方向に弾性変形可能である。 ビーム４２′は剛性支持体４６を押圧する。剛性支持体４６は下方列の孔４０の 真上の壁２８の材料を表す。 図Ａは変形していない状態（反力Ｒ＝０）の二つの仮想ビーム３４′、４２′ を示す。図Ｂは大きい局部負荷 Ｒ_MAXがビーム３４′へ第１剛性支持体４６と一直線に垂直方向に付与されると きの二つの仮想ビーム３４′、４２′の変形を示す。支持体４４間に於てビーム ３４′が第１列の孔４０の存在に起因して自由に変形するのを見ることができる 。前記孔の上方の殆ど無限剛性の壁２８を模倣して作られた剛性支持体４６は実 際には前記変形により影響を受けない。尚、弾性支持体４４は上方列の孔４０に より負荷Ｒ下で弾性的に降伏する。これら二つの変形を総合したものは局部力Ｒ の接触点Ｐ_iに於ける走行面の局部変形を表す。長方形孔を有する前記構造体の 数学的モデルは、例えば有限要素を使用して、以下のことを明言できることは注 目される；即ち、上記種類のホッパーを三つよりも多いローラで支持するとき、 走行面３２の局部弾性変形が、具体的な用途に於て、実質的にローラへの重量分 布に影響を及ぼすのに十分な値に到達可能であるということ。また長方形孔を有 する構造体のこれら数学的モデルは長方形孔４０の寸法決めに就いての一定の結 論を引き出すことを可能ならしめる。長方形孔の製作に関する実際的制約を考慮 に入れて、以下の如くこれらの結論を要約できる：即ち、 −孔の形状： 丸みのある端を有する長方形； −孔の寸法： 孔の長さは好ましくは中心で１０°よりも小さい角度に対する 円弧の長さと一致する；孔の高さはその長さの約４分の１に相当する； −孔の配置： 二つの重畳した列の孔；列に於て連続する二つの孔と孔との間 の間隔長さは孔の長さの約８０％を示す； 第２列の孔は第１列の二つの孔の対 称平面に関し て対称的である。 好ましくは当技術に於ける熟練者は、例えば有限要素法を使用して当該用途の 場合をモデル化することにより、用途の各場合に対してこれらのパラメータを最 適化又は適正化することができる。 提案された装置の他の重要な特徴は図５を使用して記載され、図５は図１の円 で囲んだホッパー１４の区域を拡大したものを横断面図で示す。環状取り付けフ ランジ５０が変形可能素子３２へ溶着されているのが見られる。走行ストリップ ２６はこの取り付けフランジ５０へねじ止めされる。またそれは有利には各７２ °の五つの環状セクタに分割される。このように、決して走行ストリップの同じ セクタへ二つのローラが押圧されることがなく、また二つのローラがこれら二つ のセクタ間の接合部に配置されることもない。ｎ＋１個のセグメントに走行スト リップ２６を区分することにより、結果として走行面３４内へのローラの反作用 の”浸透”に有益な影響を及ぼす。また周囲部の回りの凹所５２はフランジ５０ の走行ストリップの異なるセグメントを容易且つ適当に位置決めすることを保証 する。前記セグメントは実際上は定期的に交換される消耗部品と見做すことがで きる。走行ストリップ２６は円錐形状走行面３４を画成する。この面を創成する 円錐の頂点は走行面の下で且つ回転軸線１６上に位置する。有利には走行ストリ ップ２６が中空の横断面を有することは注目されよう。ローラ２４の走行面は、 ローラ２４が接触部の周囲に沿って円錐形状走行面３４と実質的に点接触するこ とを保証する ような態様で膨出する。変形可能素子３２による力の最適吸収を保証するために 、接触部の周囲部は走行面上のシリンダ２８の横方向横断面の中間線の突出部と 一致する。 当技術に於ける熟練者は四つよりも多いローラに本発明の情報を容易に適用で きる。図１に示す種類の装置に於て、好ましくは互いに９０°離された四対のロ ーラが使用される。台１８上に、台１８の最も剛性のある四つの場所で、即ち台 １８と上部構造体２０との間のリンクのノードで、これらの対のローラが装着さ れる。 本発明による懸架装置は回転ホッパーに関して上述されてきた。しかしながら 、ローラに対する負荷を減らすために三つよりも多い支持ローラを使用するとい う問題があるとき、軸線の回りを回転する他の重い物体（例えば、タンク、回転 送出シュート、回転台、等）に適用できる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．実質的に垂直な回転軸線（１６）の回りを回転する重い物体、特に回転ホ ッパー（１４）、の懸架装置であって、前記懸架装置は一方の側に環状走行面（ ３４）を画成する金属走行ストリップ（２６）を含み、他方の側に少なくともｎ 個の金属ローラ（２４）を含み、ここでｎとは３よりも大きい整数であり、これ らｎ個のローラ（２４）は、前記実質的に垂直な回転軸線（１６）の回りを回転 する前記体（１４）を支持するために前記走行面（３４）を押圧するような態様 で配置される懸架装置に於て、 圧縮可能弾性手段（３２）を金属走行ストリップ（２６）の下に配置して走行 面がローラ（２４）と走行面（３４）との接触点（Ｐ_i）の回りで弾性変形する ようにし、前記弾性的に圧縮可能な手段（３２）は、前記弾性変形がローラ（２ ４）の共平面性に於ける僅かな欠点から生じるローラ（２４）への前記重い物体 （１４）の重量不均等分布を修正するのに実質的に十分な程度になるように寸法 決めされることを特徴とする懸架装置。 ２．前記弾性的に圧縮可能な手段は走行面（３４）と平行な長方形孔（４０） が設けられた金属ストリップ（３２）を含むことを特徴とする請求項１記載の装 置。 ３．回転軸線と同軸であり高い剛性を有する支持シリンダ（２８）を設け、 前記支持シリンダ（２８）の第１端により支持された環状取り付けフランジ（ ５０）を設け、 前記支持フランジ（５０）に固定された走行ストリップ （２６）を設け、 前記支持シリンダ（２８）は、取り付けフランジ（５０）の近くに、走行面（ ３４）と平行な長方形孔（４０）を有することを特徴とする請求項１記載の装置 。 ４．少なくとも二列の長方形孔（４０）が走行面（３４）と平行であり、第１ 列の孔は第２列の孔に関してシフトされていることを特徴とする請求項２又は３ 記載の装置。 ５．第２列の孔は第１列の孔と孔との間のスペースの真下に位置することを特 徴とする請求項４記載の装置。 ６．長方形孔（４０）の長さは１０°よりも小さいことを特徴とする請求項２ ないし５の何れか一記載の装置。 ７．長方形孔（４０）の端は丸みがあることを特徴とする請求項２ないし６の何 れか一項記載の装置。 ８．長方形孔（４０）の構成は回転軸線（１６）の回りの回転対称性を有する ことを特徴とする請求項２項ないし７の何れか一項記載の装置。 ９．走行ストリップ（２６）は中空の横断面を有することを特徴とする請求項 ３ないし８の何れか一項記載の装置。 10．走行ストリップ（２６）はｎ＋１個の環状セグメントに区分されることを 特徴とする請求項３ないし９の何れか一項記載の装置。 11．走行ストリップ（２６）とローラ（２４）との接触部の周囲は前記支持シ リンダの横方向横断面の突出部に対応することを特徴とする請求項３ないし１０ の何れか一項記載の装置。 12．走行面（３４）は円錐形状面であり、この面を創成する円錐の頂点は回転 軸線上に配置され、ローラ（２４）は凸状膨出走行面を有することを特徴とする 請求項１ないし１１の何れか一項記載の装置。 13．走行面（３４）は回転体（１４）へ取り付けられ、ローラ（２４）は支持 台（１８）へしっかりと固定されることを特徴とする請求項１ないし１２の何れ か一項記載の装置。