JPH0336889B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は揺動するスパウトの分野に関するもの
である。より詳しくは、本発明は二つの直交軸の
周りに枢動し得る揺動するスパウトの運動を制御
する装置と過程とに関するものであつて、そのス
パウトは、垂直軸の周りに同心円上を、または渦
巻状のコース上をスパウトの端部を動かすため
に、二つの独立な駆動手段によつて作動させられ
ている。

本発明の方法と装置とは、高炉の装填用施設に
関連した用途に良く適している。揺動する分配ス
パウトを使用している高炉装填用装置は欧州特許
出願第0062769号に開示されて居て、本発明が指
向している一般的タイプのものである。そうした
装填用装置は斯界に於ては、カルダン型懸吊を持
つスパウトとして一般に公知である。

ここに上記した型の従来の装填用装置に関する
実験では、高炉内で揺動するスパウトによつて沈
積された材料の層は不均等な厚みのものであるこ
とが明らかになつている。明かに、ただ単一層の
材料が利用されるとするならば、厚みについての
これらの不規則性は高炉の装填に何らの特別な損
傷的効果をも有しないであろう。不幸にして、こ
れらの不規則性は、沈積された各層に対して同じ
点に於て繰変えされる。これらの不規則分布の点
はスパウトの或る角度位置に該当している。かく
て、それぞれの不均一層は蓄積的効果を呈し、そ
の結果、鞍形の装填レベルになつてしまう。ま
た、この欠点は上述の特許出願中に開示された装
置に対し特異的なものではないことが見出されて
もいて、むしろ、多かれ少なかれ総てのカルダン
型のスパウト懸吊装置を有する装填装置に於て、
特別の駆動及び制御手段の使用に関連なく生じて
いる。

その不均等な装填厚みは、カルダン型分布スパ
ウトが僅少だがしかし認めうる枢動運動をそれら
の縦軸の周りに或る直径上に反対の点で各回転の
コース中で受けていることによつて起るものであ
る。この枢動運動が起る時には、装填材料とスパ
ウトとの間、及びまた、装填材料内にも、装荷が
スパウトを通過する際に摩擦効果に減少がある。
かくして、材料の落下の速度が増大する。換言す
ると、枢動運動の始まりが材料をしてそれの落下
ないし衝撃点へ一層迅速に到達せしめるように
し、沈積された層の厚みは、枢動運動が起る時に
スパウトが占める角位置に該当する落下ないし衝
撃の起る場所に於て増大する。同様に、反対の効
果がスパウトの枢動運動の終りに於て生ぜられ
る、すなわち、スパウト内の摩擦効果が再びまた
増加し、かくして、材料の該当する落下または衝
撃点での沈積された層の厚み内の減少に導く。

本発明の目的は、先行技術に於ける上に論じた
もの及び他の問題を克服ないし軽減せんとするに
ある。本発明によると、揺動するスパウトの運動
を制御する新規な操作と装置とが提供されてい
て、それでは、上に論じた不均一分布は補正作用
によつて消去されるか、または少くともほぼ減少
される。

本発明の補正用作用は、スパウト運動の新規な
制御の装置と方法により達成され、その特徴は、
スパウトが占める角位置によつて垂直軸の周りの
スパウトの角的回転速度を修正することを特徴と
している。

不均一な装荷沈積へと導くところの、スパウト
の枢動運動が起る角位置は、実験によつてか、ま
たは、決つたスパツトに対する計算によつて決め
ることができる。本発明の操作によると、一旦こ
れらの角位置が知れると、分布用スパウトの角的
回転速度は、沈積された層の厚みが増大する傾向
になる場所では増大され、沈積される層の厚みが
減少する傾向になる所では減少される。

本発明の好ましい実施態様では、スパウトの角
速度は次の式に従つて制御される。

ω₁＝ω₀／e_nｆ（α＋△α） 沈積厚みの均一性の改良は、次記の過程を繰返
して採ることにより達成しうる。

ω₂＝ω₁／e_nｆ（α＋△α） 前記の式らに於ては、 ω₁，ω₂は修正された角速度を表し、 ω₀は修正されていない角速度を表し、また e_nは角位置の関数を表している。

本発明の上記及び他の利点は、下記の詳細な記
述と図面とから斯界技術熟達者らには明瞭であり
理解されるであろう。

図面を参照すると、類似の素子は数枚の図中で
似たように番号付けしてある。

先ず第１及び第２図を参照すると、揺動する分
布用スパウト１０は特殊の角位置に於て示されて
いて、垂直軸Ｏに対して角βになつてスパウト１
０が傾斜している場合（第２図参照）と、水平基
準軸、例えばＸ軸に対し、角γに傾斜している場
合とが示されている。もしもスパウト１０が角β
に傾斜されていて、軸Ｏの周りに右周りに角速度
ωでジヤイロ運動を行つて積載の材料をリング状
の形状に沈積するようにすると、回転速度は、 ω＝dα／dt となろう。スパウト１０が軸１０の周りにそれに
対して傾斜角βで回転すると、スパウトは材料を
環状軌道ないしリング１２にして沈積する。参照
番号１４はスペウト１０の下端の円形軌道の水平
投影を示している。

スパウトにより排出された材料は落下軌道１６
を有し、これはωの結果としての垂直成分と角成
分とを有している。換言すれば、装填用材料は、
材料がスパウトを離れる時に正確な瞬間にスパウ
トが狙いをつけられた点の上には落下ないし衝撃
しない。これは第１図に描かれている。

スパウトが角位置αを占める時に粒子がスパウ
トを離れるとし、また、スパウトはそのジヤイロ
運動を速度ωで右方向に継続しているとくする
と、この粒子の衝撃は、スパウトが角位置γを占
める時に生ずる。かくして、この同じ粒子の衝突
の点１８は二つの位置α及びγの間のどこかで、
例えばα＋△αの位置で見出されよう。換言する
と、粒子がスパウトから現出するときの瞬間と、
それが炉の積荷上に当る瞬間との間には角度差△
αがある。この角度差△αの量は、単に材料の幾
何学の関数であるのみでなく、またそれが落下す
るときの速度の関数でもある。

落下の速度に従つて（すなわち、もしも落下速
度が変るとすると）、粒子は一層速くか遅い時間
に積荷に到達し、材料が突当る点は位置△αの前
か後かになつてしまう。落下の速度の変化はカル
ダン型の懸吊のついた総ての揺動する分布スパウ
トに起り、それでは、先に述べた如くに各回転ご
とにそれらの縦軸の周りに二つの枢動運動が行わ
れる。この枢動運動の結果として、枢動が起る際
に、装填材料とスパウトの壁との間の摩擦に変化
が起る。この摩擦の修正は、運動の瞬間的段階に
従う粒子の下降速度を加速ないし減速する。すな
わち、枢動が始まるにつれ、摩擦効果は減じ、落
下速度は増加する。枢動が止ると、摩擦効果は増
大し落下速度は減少する。

スパウトの枢動と落下速度の加速とが起る時、
衝撃の点の角度差は減少し、例えば△α−εとな
り、これが△α−εの点での材料を沈積を、この
枢動運動が起るところの角位置から厚くする傾向
を生ずる。同様に、枢動が止み、落下の速度の減
速が起ると、衝撃の点の角度差は△α＋εにな
り、それより沈積された材料の層の厚みは減少す
る。この減速は枢動相の終りに起り、従つて厚み
の減少は、スペウトがそれの枢動運動を行うとこ
ろの角位置から△α＋ωの角距離に見出される。

さて第３図を参照すると、積荷の上に排出され
た材料の環状層の厚みは極座標にして示されてあ
る。第３図で、材料厚みは二つの軸の交差点から
の半径方向距離に比例している。e_nのカーブは計
算しうる最良平均厚みを貯蔵タンクの中身及び組
合された積荷の表面面積から計算しうるものを表
している。最良の平均厚みは均一であるから、カ
ーブe_nは円であろう。e_rにより表されているカー
ブは一定の角速度ω₀でジヤイロ運動を行つて居
り、前述の枢動運動からの不規則性で影響されて
いる揺動するスパウトにより沈積された材料の層
の現実の厚みである。各角位置αに対する沈積層
の厚みは、ヴエクトルｅ→の長さによつて表され
る。それの輪郭が故意に誇張されてあるカーブe_r
は、角位置0゜と180゜とに見出される点E_r-naxに二
つの最大厚みの位置が存在するのを示して居り、
かつ又、角位置90゜と270゜に見出される点E_r-nioに
二つの最小厚みの位置が見出されるのを示してい
る。

第４図は第３図と類似の極的図であるが、角速
度ωを示している。かくして、ω₀はスパウト10
の一定角速度であつて、それの結果、第３図に示
された不均一層e_rが沈積されている。

カーブω_cは平均した層を沈積することを要求
されているスパウトの修正された速度を示すカー
ブである。カーブω_cはカーブω₀を次式によつて
修正して得られる。

ω_c（α）＝ω₀／e_nｆ（α＋△α）＝ω₁（α） 各角位置に対する角速度は、ヴエクトル長ω→に
より表わされる。

上式に於て、 ω₁＝ω_c＝修正されたか補償された角速度。

ω₀＝修正されていない角速度で、それがe_rを生
ずる。

ｆ＝α及び△αの関数、すなわち、角速度の修
正を支配するパラメーターの関数で関数ｆはｆ＝
（α）＝e_r（α）＝修正前に測定した厚みである。

角速度は、スパウトの枢動によるせいの現象と
角速度の変化によるせいの現象とが互に均衡し
て、その結果として積荷上に均一な層が沈積され
るようになることを確実ならしめる如くに補償さ
れる。

第３図のカーブe_cは第４図のカーブω_cに該当す
る。すなわち、カーブe_cはω_cに対する前述の式に
より角速度が修正された時の沈積された層の厚み
を示している。カーブe_cは材料の落下に要する時
間を考慮に入れるようにカーブω_cから若干の角
距離△α離れている。

第４図による角速度の補償は層e_rを修正し、理
想の円形カーブe_nであるか、それに近づくカーブ
ｅを生ずる。かくて、もしもスパウトがカーブe_r
による沈積層の厚みの増加に該当する角位置でそ
の軸Ｏの周りに一層速く回転するようにされ、カ
ーブe_rによる沈積層の厚みの減少に該当する位置
に於てはより遅く回転されるならば、沈積層の厚
みの不規則性は無くなるか減少されるかする。

補償式は数字的に下記の如く導出し提示でき
る： e_r（α）をω₀＝一定に対する層の厚みで、枢動
による厚みの不規則の結果になるものだとする。

e_v（α）はω_c＝可変で、枢動による不規則性を
無視しての、層の厚みとする。

e_v（α）＝e_nω₀／ω_c（α−△α） 二つの速度の重量の結果で生ずる平均理論厚み
ｅは次記の如くになる。

換言すると、補償された厚みは、理想均一厚み
e_nに近似する。

もしも、角速度が調節により行われた第一の補
償が望む結果（即ち、均一な厚み）を生ずるに充
分でないならば、それならば繰返し法が採用さ
れ、より精細な補償を次式によつて行いうる。

ω₂＝ω₁／e_nｆ（α＋△α） 等々。

補償スピードω₁，ω₂等々は、これらの速度を
定めるスピードが測定されるか算出される際に、
試験によつてか計算によつて決められる。αはβ
の関数で、かつ、装填材料の粒度測定の関数であ
るから、補償された角速度ω₁，ω₂…は異つた傾
斜角βと異つた材料粒度に対して決定しうる。

補償された角速度に対する異る決定値は、直線
的内挿により、如何なる与えられた瞬間に於ても
のスパウトの正確な補償された角速度をも計算し
うるマイクロコンピユーター内に記憶させうる。
第５図は、スパウトの角速度の補償用の制御回路
の一変形のブロツク図である。マイクロコンピユ
ーター１０は、補償される角速度用の傾斜角度と
装填材料の性質に関する情報を受信する。スパウ
ト１０の駆動手段を代表している駆動モーター１
２は、積分比較器をなかんずく含んでいる角速度
変化器１２からの制御信号を受信する。速度変更
器１４は駆動モーター１２に接続されていて、如
何なる場合での要求に従つて一方ないし双方の駆
動手段（単一ブロツク１２で表れている）の速度
を変更する。パルス送信器１６の機械部分が駆動
モーター１２へ連結されている。スパウト１０の
実際速度と位置とのそれぞれを検出する角速度検
知器１８と位置検出器２０とがパルス送信器１６
に連結されている。これらの二つの検出器１８と
２０は組合せできる、何故ならば、 ω＝dα／dt だからである。

角速度検知器１８は各瞬間での実際角速度ω_r
に該当する信号を発生し、これらの信号を速度変
更器１４へ運搬する。同様に、位置検出器２０は
各瞬間の分布スパウトの実際の角位置αに該当す
る信号を発生し、その情報をマイクロコンピユー
ター１０へと運ぶ。各瞬間に、また、上記の式の
結果として、マイクロコンピユーター１０は必要
な補償された角速度ω_cを、受信した情報の基底
上に、すなわち、α，β及び、炉に装填される材
料の性質（例えば、粒度測定）に該当するパラメ
ーターを基底にして計算する。マイクロコンピユ
ーター１０により計算された補償された角速度
ω_cに該当する信号は角速度変更器１４へと伝送
される。変更器１４の積分比較器は必要な補償さ
れた角速度ω_cを現実の角速度ω_r（検出器１８から
の情報を受けたもの）と連続的に比較する。それ
から駆動モーター１２を、ω_cとω_rとの比較の結
果に従つて加速ないし減速する。

スパウトの角速度修正用の本発明による過程
は、先に述べた欧州特許出願第0062769号に提案
された型の駆動装置に特に適している、何故なら
ば、その特許出願の揺動するスパウトのジヤイロ
運動は、円形運動を行う駆動装置により確立され
ているからである。しかしながら、注意さるべき
ことは、本発明の修正装置は、カルダン懸吊装置
付きの揺動スパウト用の他の駆動装置と一諸にし
ての用途、一対の水力ジヤツキで駆動されている
ものの如きに対しても、等しく適当している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、リング形状に材料の層を沈積する操
作間の分布用スパウトの略図的表示である。第２
図は、中央軸に対するスパウトの傾斜を示してい
る、第１図のスパウトの略図的表示である。第３
図は、本発明の補正のない時とある時とに、第１
図の揺動するスパウトによつて沈積される材料の
層の厚みを示している極座標線図である。第４図
は、本発明の補正のない時とある時との、第１図
のスパウトの角速度を示す極座標線図である。第
５図は本発明の操作に従う制御回路のブロツク線
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スパウトの端部を垂直軸の周りの既定のコー
   ス上に動かすために、二つの直交軸の周りに枢動
   可能な揺動する材料配送用スパウトの運動を制御
   するためのものであつて、第一及び第二の独立の
   駆動手段によつて、該スパウトに該垂直軸の周り
   の回転運動を付与する段階と、該垂直軸の周りの
   スパウトの角回軸速度をスパウトの角度位置に従
   つて制御し、材料の装荷を該スパウトから既定さ
   れた具合にて沈積せしめる段階とを含むところの
   方法。 ２ スパウトの回転速度を制御する該段階は、次
   式に従う補正速度ω₁を得るように行われ、 ω₁＝ω₀／e_nｆ（α＋△α） ここに、ω₁はスパウトの補正された角速度、
   ω₀はスパウトの補正されていない角速度、ｆは
   α及び△αの関数であり、そこでαはスパウトか
   ら材料粒子が落下開始でのスパウトの角度位置で
   あり、△αは、αと、材料がその落下の終りでの
   材料の衝撃点との間の角度差であり、e_nは材料の
   最良平均厚みであるようになつているところの、
   特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 補正された角速度の値は、次式による順次繰
   返しによつて行われ、 ω₂＝ω₁／e_nｆ（α＋△α） ここにω₂はスパウトの第二次補正角速度、ω₁
   はスパウトの第一次補正角速度、ｆはαと△αと
   の関数で、αはスパウトから材料の粒子が落下開
   始時のスパウトの角位置で△αはαと材料落下の
   終りでの材料衝撃点との角度差であり、e_nは材料
   の最適平均厚みであるところの、特許請求の範囲
   第２項記載の方法。 ４ 補正された角速度をマイクロコンピユーター
   中に記憶させて記憶値間に直線的に補間して角速
   度の正確な値を生ずるようにする段階を含んでい
   るところの、特許請求の範囲第２または第３項記
   載の方法。 ５ スパウトの端部を垂直軸の周りで同心円上ま
   たは渦巻きコース上に動かすために二つの直交軸
   の周りに枢動しうる揺動する材料配送スパウトの
   運動を制御するためのものであつて、スパウトの
   角位置を監視するための位置検知手段と、スパウ
   トの実際の角速度監視用の速度検知手段と、該位
   置検知器に接続されていてスパウトの角位置をス
   パウトに配送されている材料に関するデータと、
   垂直軸に対するスパウトの角度関係に関連するデ
   ータと共に積分して補正された角速度を規定する
   コンピユーター手段と、該コンピユーター手段か
   らの該補正された角速度を、該速度検知手段から
   の該実際角速度と連続的に比較して、スパウトの
   角速度を調節する信号を発する比較器手段とを含
   んでいるところの装置。