JPH02168596A - 直接介入の不可能な圧力・温度状態で作動する装置へのプラズマトーチの配置ならびに引き込みのための方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高圧・高温状態で作動する設置曲へのプラズマ
ト−チの配置ならびに引き込みのための方法と装置に関
するものである。

〔１に来の技術ならびに本発明の課題〕非伝達アーク型
プラズマトーチは幾つかの設備あるいは装置に用いられ
ているが、作動状態にともなう圧力と温度のために、ト
ーチの配置や引き込みのための直接介入がま−）たく不
可能にな・〕でいろ。

かかる状態においてプラズマトーチの配置あるいは引き
込みを１デなうには、設置ｎあるいは装置の作動、状態
を変更しなければならず、とりわけ作動圧力、状態や、
時には作動温度状態をも一時的に減少させなければなら
ないが、これはあらゆる点から見て有害である。

プラズマトーチ技術の工業的発展は一般的に言って比較
的近年のものであり、現時点ては、工業＊緘においてこ
れらのトーチを作動させるためのｇＡ置はほとんど存在
していない。

プラズマトーチが用いられろ設備の典型的な例として高
炉を挙げることができるが、本発明の記述もこの応用例
に即して１テなうことにする。

高炉において、プラズマト−チは熱風炉から出た熱風を
装置への注入前に過熱するために用いられろ。

熱風の注入は、例えば本出願人名義のＦＲ−Ａ−２，５
Ｇ６．８０２号に記述されているような傾斜スリーブが
一端に接続されたダクト・もしくは送風ノズルを介し・
て行なわれ、そしてこのスリーブの反対側の端部にトー
チのノズルが導入されろ。

熱損失を抑えようとするなら、このスリーブは可能な限
り短くなければならない。

トーチの配置と引き込みを実行するには、送風ノズル内
の送Ｉｎ量を、約４００ｍｂ以下程度の充分に低い圧力
まで低下させなければならないが、高温ガスの熱と少な
い送風量のために、この操作が行なわれる条件は困難な
ものであり、また、高炉の作動状態が変更されている時
間の長さに比例して生産性のｔＲ失が生じろ。

１個ないしは項数の弁を用いて送風ノズルからトーチの
ノズルを閘ＮＩＬすることによってこの問題を解決しよ
うとして、様々な解決策が検討されてきた。

第１の解決策においては、トーチのノズルを受け入れる
スリーブの上流と下流にそれぞれ配置された２ｇの弁で
送風ノズルの一部の容Ｆ、Ｉ’ｔを隔離することにより
、この容積部分を大気圧下に置いて必要な操作をＩＴな
うことができろようになる。

このような構成をとることにより、許容できろΔＰ条件
下での弁操作が可能になるとはいえ、これにも重大な不
都合はあり、それというのも巨大な直径を持つために寸
法の大きい高価な弁を用いる必要のある高炉のダクトに
、大幅な変更を加えなければならないのである。

もう一つの解決策によれば、これよりも長いスリーブに
弁を、トーチのノ戊゛ルの下流において直接挿入するこ
とにより、第１の解決策の弁より寸法は小さいが必然的
にスリーブを延長することになるような弁を使用するこ
とができるが、そのために接続インタフェースの熱損失
が増大し、混合状態が変化してしまう。

ｌｔ！！方、このような位置間１系では、弁もスリーブ
の耐熱材も部分的にプラズマの熱流にさらされてしまう
ため、高価な装置を用いて効果的に弁を１０即する必要
が生じてくる。

第３の配置法の場合、トーチのノズルと丁度同じ長さの
想いスリーブを製造し、その長さの中央に弁を挿入して
いる。

このようにして熱損失を除去し、プラズマの噴流による
有害な影響から弁を保護するようにしたわけである。

その代わりΔＰに関しては、弁は劣悪な条件で作動する
ことになり、そのため弁の操作を妨げろ変形や洩れが生
じてしまう。

要するに、このような配置ではトーチが配置される時に
弁を閉じろことができず、トーチを引き込む時には弁が
閉じろ前に高温ガスが洩れてしまう。

本発明の目的は、弁を鴎えかつ高圧・高温状態で作動す
る設備もしくは装置の送風ノズルと連通したスリーブに
、非伝達アーク式プラズマトーチを配置しまた引き込む
ために、−装置の作動、状態を変更する必要がなく、−
信頼性が高くて扱いやすく、装置に変更を加えろことな
く短いスリーブをＩＩＩλた既存の装置に取り付は可能
の、 安圃な方法と装置を提供することにより、既知の配置法
にともなうこれらの不都合を除去することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するために本発明がその対象とするのは
、弁を備えかつ高圧・高温状態で作動する装置の送風ノ
ズルと連通ずるスリーブの端部に、非伝達アーク式プラ
ズマトーチを配置するための方法において、配置を実行
するために： ａ）弁とトーチの端部との間の弁の上流に変更可能な閉
鎖容積を設け、 ｌｒ）前記容ｆｆｆ内の圧力と弁の下流にかかる圧力と
を釣り合わせ、 Ｃ〉弁を開き。

＋Ｉ）配置されたトーチのノズルに前記弁の中を前進さ
せろことによって前記容積を 減少させろ ことを特徴とするｆｆａ置装法である。

本発明はまた、上に定義された方法を実施するための装
置において、その装置が弁の上流に、一端がトーチのノ
ズルの受け入れに適合したスリーブの端部の周囲に、＋
１！！端が二のノズルの周囲に気密性を保つように固定
された伸展性と収縮性を有する筒状装置と、前記装置内
の圧力と弁の下流にかかる圧力とを釣り合わせる手段と
、前記筒状＝Ｗ！置の冷却手段とをＩ＋１＃えろことを
特徴とする装置をも目的としている。

好適には、前記環状装置はトーチのノズルの周囲に着脱
自在に固定され、補助気密手段が前記装置とトーチに、
また前記装置の相互ｒ！Ｉ’ｉｎ手段がトーチに設けら
れろ。

本発明のもう一つの特徴によれば、前記装置内の圧力と
弁の下流の圧力とを釣り合わせろための前記手段は、前
記装置の内部を、コックによって弁の下流側に連結され
た制１ａｌｌｉ３し弁を介して圧縮空気源に連結するダ
クトを備えている。

〔実施例〕

単なる一例として添けされた図面を参照しながら以下の
説明を読めば、本発明の実施態様が充分に理解できろで
あろう。

第１図には既知の概略構成が図示されており、ここで参
照符号ｌは、気体人口２と非伝達アーク型プラズマトー
チ４接続用の顛ネ１スリーブ３とを備えた高炉への熱風
注入用送風ノズルを示し、このスリーブはその長さのほ
ぼ中央に位置する止め弁５を備えている。

このような構成では、弁が機能するΔＰ条件は劣悪なも
のになるため、弁のシャッタの変形が惹起され、その結
果、弁の操作が困難になるとともに、気密性が阻害され
て洩れが生じろ。

さらに、トーチ４の後退が始まり弁５が閉じるまでの間
に、スリーブの後部に高温ガスの洩れが生じろため、操
作が困難になる。＊際、この場合の諸要素の相互位置間
係では、トーチ４の配置と弁５の閉鎖を同時に行なうこ
とはできない。従ってこの装置は充分満足できろもので
はないことになる。

第２図には、先に定義した本発明に係わる方法を実施す
るための装置が図示されている。

この装置は、実際上は同の変更も加えずに、第１図の構
成に適合させろことが可能である。

このＨ置は、例えばねじ（図示せず）によ−〕で一端が
スリーブ３の間口部７の周囲に気密性を保つように固定
された、伸展性と収縮性を有する筒状装置６を備えてい
る。

この筒状装置６は、例えば望ｉ！鏡式にかつ気密性を保
って互いに滑動するように装着された、それ自体は既知
の金属環状要素で構成することができろ。

筒状装置０の反ス：ｊ側の端部には、トーチ４の端部の
補助気密部分の周囲に気密性を１呆って１■合するよう
な形状の断面を有する気密カラー８が１１笛えられてい
る。

好適には、スリーブ３の軸に対して平１テに固定され、
かつ筒状装置Ｇのカラー８とトーチのノズル１２から１
を退したトーチのフランジ１１とが滑動できろ、少なく
とも１本の案内軸１０が設けられろ。

この装置はまた、カラー８の縁部に連接され、トーチの
フランジ１１と係合してこのフランジ１１とカラー８と
の気密接触を維持できるようになった。少なくとも１＠
の鎖錠装置１３を備えている。さらに少なくとも１個の
別のＸｊｔ　ｆｌ、Ｊの鎖錠装置１４がスリーブ３に連
接され、筒状装置の外画でトーチのフランジ１１と連動
してこのフランジ１１を後述するような作動位置に維持
すべく調節されている。

また、一方においてはコック１７を介して筒状袋＃Ｇの
内部を外気に連結するダクト１５が設けられ、そしてこ
れとは別に、コック！９と、ダクト２１およびコック２
２によってそれ自１本が送風ノズルｌの内部に連結され
た制御逃し弁２０とを介して、筒状装置Ｇの内部を圧縮
空気源Ｓと連通ずるダクト１８が設けられている。

第２図は非使用位置にあるトーチ４を示しており、この
場合、弁５は閉じられ、トーチはカラー８から引き離さ
れている。

トーチ４をスリーブに配置するためには、コックＩ７．
１９．２２を閉じ、トーチに案内軸１０上を滑動させて
部分９をＭ核装置６のカラー８と気密接触させ、第３図
に図示されているように、鎖錠装置１３で両者を鎖錠す
る。

この位置において筒状装置６は、トーチのノズルとスリ
ーブ３とに挟まれた容積可変で気密の囲障すなわちエア
ロツク室ＩＧを画定しているが、このエアロツク室の一
方の端部はトーチ４のノズルによって、また反λ１１１
１１１の端部は閉じた弁５によって閉じられている。

そこでコック１９および２２を開き、制御３１１３Ｍ　
シ弁２０を用いて、エアロツク室１Ｇの圧力が送風ノズ
ルの圧力もしくは弁５の下流にあるスリーブの圧力と等
しくなるようにする。

圧力が等しくなったとぎ、弁を開きトーチを前進させ、
それと同時にエフ０ツク室ＩＧの′ｆｆ）Ｉ’ｌを減少
させろが、このエアロツク室の収縮と同時に、アークを
飛ばすことなくトーチのプラズマ・ガスが利用されるの
で、トーチのノズルをスリーブ３の開口部の周囲と接触
するように配置社する。

そこで配置されたトーチを鎖錠装置１４によってフラン
ジＩＩに鎖錠し、コック１７を外気に向けて開いて、弁
５の下：なにかかる圧力とほぼ等しい、制御逃し弁２０
により制御される圧力を受けて圧縮空気ＲＳから流れ込
む空気でエアロツク室の内部Ａ−冷却する。

当然のことであるが、トーチの引き込み過程は、正確に
逆の順序で行なわれる。

この実施態様において筒状装置６は、例えばステンレス
鋼のような金属で、それ自体は既知の互いに滑動する幾
つかの要素によって製造されろ。

第５図に図示された第１変形実施態様においては、環状
装置２３のｉオ質はゴムもしくはｆｆｌ＋えは５ＮＲＩ
社が商品１ヒしているｒＶ　Ｉ　ＢＲＯＦ　Ｉ　ＸＪと
いう商標のベローズのような曲の強化エラストマである
が、これ以外のすへての要素は第１実施態様の要素に１
似のものである。

第６図に図示された第２変形実在態様によれは、環状装
置２１１は熱風人口２Ｇの後方に、かつ送風ノズル２７
の軸線上に位置するスリーブ２５にｖ２着されろ。また
この装置の全体はすべての点で先の第１変形実施態様と
同一であり、すなわち金属製の望遠鏡式エアロツク室と
エラストマ製のベローズを有する。

しかしながら、この第２変形実施態様において、逃し弁
２０を送風ノズルに連結するダクト２８は、熱風人口２
６のさらに下流で送風ノズルに通じている（第６図）。

技術者にとっては明白なことであるが、本発明はとりわ
け、短いスリーブを備えた装置に応用すべきものである
とはいえ、長いスリーブの場合にも同じように応用可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は高炉へのｐＡ風注入用送凰ノズルと一体となっ
たスリーブに装着されたプラズマト−チの既ｙｌの構成
を示す概略断面図、第２図は本発明に係わる装置を示す
第１図と類１１Ｊ。 の断面図、第３図と第１１図は第１図の装置の作動状態
を示す概略断面図、第５図は第１変形実施態撮の断面図
、第６図は第２変形実施態嵌の断面図である。 ！、２７　　送風ノズル ３．２５　　スリーブ ５弁 ７　開口部 ９　部分 １１　　フランジ ＋３．＋４　　鎖錠装置 １６　　エアロツク室 １８、２１　　ダクト ２：（ｌ簗Ｖ：装置 ２Ｇ　　人口 プラズマ！・−チ ２４　　筒状装置 カラー 案内軸 ノズル グク！・ １９、２２　　コック 制御進し、弁 圧縮空気源

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁を備えかつ高圧・高温状態で作動する装置の送
   風ノズルと連通するスリーブの端部に、非伝達アーク式
   プラズマトーチを配置するための方法において、配置を
   実行するために：ａ）弁とトーチの端部との間の弁の上
   流に 変更可能な閉鎖容積を設け、 ｂ）前記容積内の圧力と弁の下流にかかる 圧力とを釣り合わせ、 ｃ）弁を開き、 ｄ）配置されたトーチのノズルに前記弁の 中を前進させることによって前記容積を 減少させること、 そしてトーチの引き込みを実行するためには；ｅ）トー
   チのノズルを後退させることによ って前記容積を増大させ、 ｆ）弁を閉じ、 ｇ）前記容積の圧力を、弁の下流にかかる 圧力より低い大気圧に引き戻し、 ｈ）前記容積を開くこと を特徴とする配置方法。
2. （２）請求項１に定義された方法を実施するための装置
   において、その装置が弁（５）の上流に、一端がトーチ
   （４）のノズル（１２）の受け入れに適合したスリーブ
   （３）の端部（７）の周回に、他端がこのノズルの周囲
   に気密性を保つように固定された伸展性と収縮性を有す
   る筒状装置（６）と、前記装置（６）内の圧力と弁（５
   ）の下流にかかる圧力とを釣り合わせる手段（１９、２
   ０、２２、Ｓ）と、前記筒状装置（６）の冷却手段（１
   ７、１９、２０、２２、Ｓ）とを備えることを特徴とす
   る装置。
3. （３）前記筒状装置（６）がトーチ（４）のノズルの周
   囲に着脱自在に固定され、補助気密手段 （８、１１）が前記装置（６）とトーチ（４）に、また
   前記装置の相互閉鎖手段（１３）がトーチに設けられる
   ことを特徴とする請求項２記載の装置。
4. （４）前記装置（６）内の圧力と弁（５）の下流の圧力
   とを釣り合わせるための前記手段が、前記装置（６）の
   内部を、コック（２２）によって弁の下流側に連結され
   た制御逃し弁（２０）を介して圧縮空気源（Ｓ）に連結
   するダクト（１８）を備えていることを特徴とする請求
   項２記載の装置。
5. （５）スリーブ（３）の端部にある密閉装置（７）が前
   記筒状装置（６）の内部に突出して延在することを特徴
   とする請求項３記載の装置。
6. （６）前記筒状装置（６、２４）が、望遠鏡式に互いに
   滑動する金属要素からなることを特徴とする請求項２な
   いし５のいずれか１項に記載の装置。
7. （７）環状装置（２３）が強化エラストマで作られたベ
   ローズであることを特徴とする請求項２ないし５のいず
   れか１項に記載の装置。
8. （８）この装置が送風ノズル（２７）の軸線上に位置す
   るスリーブ（２５）に装着されることを特徴とする請求
   項１ないし７のいずれか１項に記載の装置。