特許 7178291 ガス供給管カプラの締結解除機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-16

(45)【発行日】2022-11-25

(54)【発明の名称】ガス供給管カプラの締結解除機構

(51)【国際特許分類】

   F16L 37/32 20060101AFI20221117BHJP

   B22D 1/00 20060101ALI20221117BHJP

   C21C 7/00 20060101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

F16L37/32

B22D1/00 B

C21C7/00 P

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019032736

(22)【出願日】2019-02-26

(65)【公開番号】P2020133885

(43)【公開日】2020-08-31

【審査請求日】2021-11-15

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000178011

【氏名又は名称】山九株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100090697

【弁理士】

【氏名又は名称】中前 富士男

(74)【代理人】

【識別番号】100127155

【氏名又は名称】来田 義弘

(74)【代理人】

【識別番号】100176142

【弁理士】

【氏名又は名称】清井 洋平

(72)【発明者】

【氏名】枦山 真太郎

(72)【発明者】

【氏名】山口 俊喜

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼木 陽典

(72)【発明者】

【氏名】鳥集 巧

(72)【発明者】

【氏名】堀 咲稀

(72)【発明者】

【氏名】細川 智弘

(72)【発明者】

【氏名】田中 敬介

【審査官】岩瀬 昌治

(56)【参考文献】

【文献】特開昭４９－３４４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平７－１５７６２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平１１－２８０９７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／０１６０８８０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００５－３３７３１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｌ ３７／３２

Ｂ２２Ｄ １／００

Ｃ２１Ｃ ７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

クレーンにより昇降移動する溶湯鍋に設置され、該溶湯鍋内の溶湯にガスを供給する鍋ガス供給管の始端部ホースに装着されたプラグと、前記溶湯鍋が前記クレーンにより載置される載置台に設置され、前記鍋ガス供給管に接続される載置台ガス供給管の終端部ホースに装着されたソケットとからなるガス供給管カプラの締結解除機構であって、
前記プラグは下向き、前記ソケットは前記プラグの下方にあって上向きにそれぞれ配置され、
前記ソケットに外装されて該ソケット上を摺動するスリーブに両端が連結された線材が、前記ソケットの下方に配置された１以上の線材ガイドに巻き掛けられて、最大水平幅が６０ｍｍ以上の閉ループを形成し、
前記プラグと前記ソケットが締結されているとき、前記終端部ホースが弛緩していることを特徴とするガス供給管カプラの締結解除機構。

【請求項2】

請求項１記載のガス供給管カプラの締結解除機構において、前記終端部ホースに近接する載置台ガス供給管部位の表面にノッチが形成され、前記部位が前記載置台ガス供給管における折損優先部位とされていることを特徴とするガス供給管カプラの締結解除機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、溶湯鍋に設置された鍋ガス供給管の始端部に装着されたプラグと、溶湯鍋が載置される載置台に設置された載置台ガス供給管の終端部に装着されたソケットとからなるガス供給管カプラの締結解除機構に関する。

【背景技術】

【0002】

溶鋼鍋（溶湯鍋の一例）は、転炉から溶鋼を受湯した後、溶鋼の二次精錬処理を経由して溶鋼の連続鋳造完了までの間、溶鋼を保持する容器である。溶鋼鍋では、例えば合金添加時の成分ばらつきを低減させるため、底部から鍋内にガスを供給して溶鋼を撹拌することが一般に行われる。

【0003】

上記した溶鋼へのガス供給は少なくとも、転炉での受湯中、二次精錬処理中、連続鋳造中などの各処理を通じて継続的に行われる。通常、溶鋼鍋はクレーンで搬送され、各処理現場に設けられている載置台（例えば溶鋼台車）に載置されることが一般的である。従って、溶鋼鍋内の溶鋼に継続的にガスを供給するためには、溶鋼鍋を載置台に載置するたびに、溶鋼鍋のガス供給管継手と載置台のガス供給管継手を着脱する必要がある。

【0004】

管継手に関して、特許文献１には、共にバルブを内蔵するプラグとソケットとからなり、両者を接続したとき、バルブが互いに押し合つて後退し、プラグの流体流路とソケットの流体流路を連通する管継手が開示されている。特許文献１記載の管継手では、ソケット外筒の前部外周面にスリーブを嵌合し、スリーブを摺動させることによりプラグとソケットの締結及び締結解除を行う。

【0005】

また、特許文献２には、複数個の自已封鎖型継手が設けられた雄型及び雌型組立体を有し、雄型及び雌型組立体を互いに接近、後退させることにより自已封鎖型継手を同時に結合、分離する装置において、雄型及び雌型組立体に、球面座を介して任意の方向に傾斜できる継手取付板を設けたオートカップリング装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】実開平３－１０５７９７号公報

【文献】特開昭４９－１３０８３０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１記載の管継手は、密閉性が高いだけでなく、安価で汎用性のある流体管継手であるが、管継手の締結及び締結解除の双方において作業者がスリーブを摺動させなければならないという課題を有している。
また、特許文献２記載の装置は、自已封鎖型継手が設けられた雄型及び雌型組立体を互いに接近、後退させることにより自動注湯操作等が可能であるが、装置自体が高価になることに加えて、複雑な機構を使用しているため、装置が故障した際、装置停止時間が長時間になりやすいという問題がある。

【0008】

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、ガス供給管継手の締結及び締結解除に特許文献１に記載されているようなカプラを用いることを前提としたうえで、ガス供給管継手の締結解除を自動で行うことができる簡素な機構を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、本発明は、クレーンにより昇降移動する溶湯鍋に設置され、該溶湯鍋内の溶湯にガスを供給する鍋ガス供給管の始端部ホースに装着されたプラグと、前記溶湯鍋が前記クレーンにより載置される載置台に設置され、前記鍋ガス供給管に接続される載置台ガス供給管の終端部ホースに装着されたソケットとからなるガス供給管カプラの締結解除機構であって、
前記プラグは下向き、前記ソケットは前記プラグの下方にあって上向きにそれぞれ配置され、
前記ソケットに外装されて該ソケット上を摺動するスリーブに両端が連結された線材が、前記ソケットの下方に配置された１以上の線材ガイドに巻き掛けられて、最大水平幅が６０ｍｍ以上の閉ループを形成し、
前記プラグと前記ソケットが締結されているとき、前記終端部ホースが弛緩していることを特徴としている。

【0010】

ここで、「溶湯鍋」は溶鋼鍋や溶銑鍋などの総称、「線材」はワイヤやチェーンなどの総称である。また、閉ループの「最大水平幅」は、離隔する線材の軸心間水平距離の最大値である。

【0011】

載置台から溶湯鍋をクレーンで上方に吊り上げると、プラグと、プラグに締結されているソケットが上方に吊り上げられる。これにより、線材が緊張し、線材に連結されているスリーブが線材張力によって下方に摺動し、プラグとソケットの締結が解除される。

【0012】

なお、線材端をスリーブに直接連結しても良いが、スリーブと線材端の間に棒材などを介装して、スリーブと線材端を間接的に連結しても良い。

【0013】

また、本発明に係るガス供給管カプラの締結解除機構では、前記終端部ホースに近接する載置台ガス供給管部位の表面にノッチが形成され、前記部位が前記載置台ガス供給管における折損優先部位とされていてもよい。

【0014】

当該構成では、プラグとソケットの締結解除動作が作動しなかった場合、載置台ガス供給管の終端部が折損優先部位から切り離されるので、載置台ガス供給管全体の破損を防止することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明では、載置台から溶湯鍋をクレーンで上方に吊り上げた際、線材に連結されているスリーブが線材張力によって下方に摺動してプラグとソケットの締結を解除する機構とすることにより、ガス供給管継手の締結解除を自動で行うことができる簡素な機構を実現している。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施の形態に係るガス供給管カプラの締結解除機構が使用されている溶鋼鍋と載置台の概略図である。

【図2】図１のＡ部詳細図である。

【図3】本実施の形態に係るカプラ締結解除機構に使用されるガス供給管カプラの一例である。

【図4】本実施の形態に係るカプラ締結解除機構の使用方法を説明するための模式図である。

【図5】クレーン鍋吊りでの荷振れ発生時におけるカプラ締結解除機構の動作を説明するための模式図である。

【図6】クレーン鍋吊りでの荷振れ発生時におけるカプラ締結解除機構の動作を説明するための模式図である。

【図7】（Ａ）はカプラ締結解除機構の第１変形例、（Ｂ）はカプラ締結解除機構の第２変形例である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、本明細書及び図面において実質的に同一の機能を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0018】

本発明の一実施の形態に係るガス供給管カプラの締結解除機構が使用されている溶鋼鍋１１（溶湯鍋の一例）と載置台１２の概略図を図１に示す。図１のＡ部が、本実施の形態に係るガス供給管カプラの締結解除機構（以下では、「カプラ締結解除機構」と呼ぶ。）が使用されている箇所である。

【0019】

溶鋼鍋１１は、上面が大気に開放する概略逆円錐台状とされ、溶鋼鍋１１の外側面には、側方に突出する一対のトラニオン１１ａがトラニオン支持部１１ｂを介して取り付けられている。また、溶鋼鍋１１は、クレーン（図示省略）により昇降移動し、溶鋼鍋１１には、溶鋼鍋１１の底部から鍋内の溶鋼にガスを供給するための鍋ガス供給管１４が設置されている。

【0020】

一方、溶鋼鍋１１がクレーンにより載置される載置台１２は溶鋼台車１３上に固定され、鍋ガス供給管１４に接続される載置台ガス供給管１６が溶鋼台車１３から載置台１２にかけて設置されている。
溶鋼鍋１１を載置台１２に載置する際は、溶鋼台車１３内に溶鋼鍋１１の下部を挿入し、溶鋼鍋１１の外側面から側方に張り出したトラニオン支持部１１ｂを載置台１２の上に載置する。

【0021】

図２に図１のＡ部詳細、即ち本実施の形態に係るカプラ締結解除機構１０を示す。
ガス供給管カプラは、プラグ１８と、プラグ１８が挿入されるソケット１９から構成される。プラグ１８は、鍋ガス供給管１４の始端部に接続された始端部ホース１５に装着され、ソケット１９は、載置台ガス供給管１６の終端部に接続された終端部ホース１７に装着されている。
プラグ１８は下向き、ソケット１９はプラグ１８の下方にあって上向きにそれぞれ配置されている。

【0022】

カプラ締結解除機構１０に使用されるガス供給管カプラの一例を図３に示す。本実施の形態では、ガス供給管カプラとして特許文献１に記載されている管継手を使用する。
前述したように、この管継手は、プラグ１８とソケット１９を接続したとき、バルブが互いに押し合つて後退し、プラグ１８の流体流路とソケット１９の流体流路が連通する。
ソケット１９周面には、内周面側が外周面側より若干小径のテーパー孔３１が複数個形成されており、ロックボール３０が各テーパー孔３１に挿入されている。一方、プラグ１８の外周面には、ロックボール３０が嵌入する円周溝３２が形成されている。

【0023】

プラグ１８とソケット１９を接続する際は、プラグ１８をソケット１９に挿入して、ソケット１９に外装されているスリーブ２０を上方（プラグ１８側）に摺動させる。これにより、スリーブ２０がロックボール３０をプラグ１８のほうに押圧し、円周溝３２にロックボール３０が嵌入してプラグ１８とソケット１９が締結される。
プラグ１８とソケット１９の締結を解除する際は、スリーブ２０を下方（ソケット１９側）に摺動させる。これにより、ロックボール３０に対するスリーブ２０の押圧が解除され、ロックボール３０が円周溝３２からソケット１９のほうへ退避し、プラグ１８とソケット１９の締結が解除される。

【0024】

図２に示すように、スリーブ２０には、ワイヤ２１（線材の一例）の両端が連結されている。ワイヤ２１の中間部は、ソケット１９の下方に設置された２基のワイヤガイド２２（線材ガイド）に巻き掛けられ、スリーブ２０と２基のワイヤガイド２２を頂点とする概ね三角形状の閉ループを形成している。
各ワイヤガイド２２は水平方向に延びる円柱体からなり、ソケット１９を含む鉛直面を挟んで平行配置されている。なお、本実施の形態では、ワイヤガイド２２は回転しない仕様としているが、材軸回りに回転するようにしてもよい。

【0025】

溶鋼鍋１１をクレーンで吊り上げた際、荷振れが発生することがある。溶鋼鍋１１の荷振れ幅は、一般に６０ｍｍ以下といわれている。そこで、本発明では、ワイヤ２１が形成する閉ループの最大水平幅を６０ｍｍ以上とすることで、溶鋼鍋１１吊り上げ時におけるガス供給管カプラの鉛直状態を好適に維持する。
閉ループの最大水平幅の上限は特に規定しないが、ワイヤ２１が離隔しすぎると、装置メンテナンスが困難となるため、例えば５００ｍｍ程度とすればよい。

【0026】

また、プラグ１８とソケット１９の締結解除時のみ、ワイヤ２１の張力がスリーブ２０に作用するようにするため、プラグ１８とソケット１９が締結されているときは、ワイヤ２１を弛緩させておく（図２参照）。

【0027】

同様に、終端部ホース１７も、プラグ１８とソケット１９が締結されているときは弛緩させておく。
溶鋼鍋１１を吊り上げる際、プラグ１８との締結が解除されるまで、ソケット１９は上方に移動するので、ソケット１９に接続されている終端部ホース１７を弛緩させておくことで、溶鋼鍋１１吊り上げによる終端部ホース１７の切断を防止することができる。

【0028】

なお、プラグ１８とソケット１９の締結解除動作が作動しなかった場合、載置台ガス供給管１６に構造的な脆弱部を設けることで、破損時の復旧箇所特定及び早期復旧が容易となる。本実施の形態では、載置台ガス供給管１６に作用する荷重がワイヤ２１切断荷重を超え、載置台ガス供給管１６が塑性変形する荷重値未満という条件において、載置台ガス供給管１６全体の破損を防止するため、終端部ホース１７に近接する載置台ガス供給管１６部位の表面にノッチ２５を形成し折損優先部位としている（図２参照）。

【0029】

次に、上記構成を有するカプラ締結解除機構１０の使用方法について説明する。
（１）クレーンで溶鋼鍋１１を載置台１２に載置する。
（２）作業者が、溶鋼鍋１１側（鍋側）のプラグ１８を載置台１２側（台車側）のソケット１９に挿入してスリーブ２０を上方に摺動させ、プラグ１８とソケット１９を接続する（図２参照）。

【0030】

（３）溶鋼鍋１１内の溶鋼へのガス供給完了後、溶鋼鍋１１を次工程に搬送するため、クレーンを用いて溶鋼鍋１１を上方に吊り上げる。これにより、ワイヤ２１が緊張し、ワイヤ２１に連結されているスリーブ２０がワイヤ張力によって下方に摺動し、プラグ１８とソケット１９の締結が解除される（図４参照）。

【0031】

前述したように、溶鋼鍋１１をクレーンで吊り上げた際、荷振れが発生することがある。以下、荷振れ発生時におけるカプラ締結解除機構１０の動作について説明する。
荷振れが発生して、図５に示すように、プラグ１８とソケット１９が一方向に傾斜（図５では左側に傾斜）した場合、ソケット１９には、クレーン吊り上げ力２６と、ワイヤ張力２７ａ、２８ａが作用し、右側のワイヤ２１にはワイヤ張力２７ａと同じ大きさのワイヤ張力２７ｂ、左側のワイヤ２１にはワイヤ張力２８ａと同じ大きさのワイヤ張力２８ｂが作用する。

【0032】

図５の場合、左側のワイヤ２１のワイヤ張力２８ｂより右側のワイヤ２１のワイヤ張力２７ｂのほうが大きいので、ワイヤ２１が形成する閉ループは反時計回りに回転する。これにより、プラグ１８とソケット１９の傾斜が修正され、プラグ１８とソケット１９は鉛直状態に復帰する（図６参照）。その結果、右側のワイヤ２１と左側の右側のワイヤ２１には、ほぼ均等なワイヤ張力が作用することになり、スリーブ２０が下方に摺動してプラグ１８とソケット１９の締結が解除される。

【0033】

なお、ワイヤ２１が形成する閉ループの水平面内における方向（ワイヤガイド２２の材軸と直交する方向）は、クレーンによる溶鋼鍋１１吊り上げ時の荷振れ方向に設定すると良い。荷振れ方向が不明な場合は、ワイヤガイド２２の長さ（円柱体の長さ）を６０ｍｍ以上にすると、ワイヤガイド２２からワイヤ２１が外れにくくなり、プラグ１８とソケット１９の締結解除に支障を来すことがない。なお、ワイヤガイド２２の長さの上限としては、他の作業の邪魔にならない長さであればよく、例えば３００ｍｍ程度とすればよい。

【0034】

最後に、カプラ締結解除機構の変形例を図７に示す。
図７（Ａ）では、ワイヤガイド２３を半円柱体とし、ワイヤガイド２３の半円筒部位にワイヤ２１を巻き掛けている。ワイヤガイド２３は非回転としている。
図７（Ｂ）では、直径が６０ｍｍ以上とされた円柱体からなるワイヤガイド２４一基をソケット１９のほぼ直下に配置している。ワイヤガイド２４の直径は、ワイヤ２１が形成する閉ループの最大水平幅が６０ｍｍ以上となるように設定する。

【0035】

以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、ワイヤガイドの配置数を２基もしくは１基としているが、３基以上配置してもよい。

【符号の説明】

【0036】

１０：カプラ締結解除機構、１１：溶鋼鍋（溶湯鍋の一例）、１１ａ：トラニオン、１１ｂ：トラニオン支持部、１２：載置台、１３：溶鋼台車、１４：鍋ガス供給管、１５：始端部ホース、１６：載置台ガス供給管、１７：終端部ホース、１８：プラグ、１９：ソケット、２０：スリーブ、２１：ワイヤ（線材の一例）、２２、２３、２４：ワイヤガイド（線材ガイド）、２５：ノッチ、２６：クレーン吊り上げ力、２７ａ、２７ｂ、２８ａ、２８ｂ：ワイヤ張力、３０：ロックボール、３１：テーパー孔、３２：円周溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】