ガスホルダのピストン傾斜抑制方法
【課題】ピストンの外周部に配置されたガイドローラによりガスホルダの側板を押圧することでピストンを水平に保持するにあたり、側板を押圧する力を適正に制御してピストンの傾斜を抑制する。
【解決手段】ガスホルダのピストン６は、周方向に所定の間隔離間して複数組設けられたガイドローラユニットを有している。ピストン６がガスホルダ内を昇降動する際に、ガイドローラユニットがガスホルダの側板２を押圧する荷重を測定し、測定された荷重と、ガスホルダの側板２の弾性係数とに基づいて、ガイドローラユニットによる側板２への荷重を適正な値とするための必要移動量を求め、当該ガイドローラユニットの平面視における位置を前記必要移動量に基づいて前記ガスホルダの直径方向に沿って移動させることにより、側板２内面を外方に押圧する荷重を調整する。
【解決手段】ガスホルダのピストン６は、周方向に所定の間隔離間して複数組設けられたガイドローラユニットを有している。ピストン６がガスホルダ内を昇降動する際に、ガイドローラユニットがガスホルダの側板２を押圧する荷重を測定し、測定された荷重と、ガスホルダの側板２の弾性係数とに基づいて、ガイドローラユニットによる側板２への荷重を適正な値とするための必要移動量を求め、当該ガイドローラユニットの平面視における位置を前記必要移動量に基づいて前記ガスホルダの直径方向に沿って移動させることにより、側板２内面を外方に押圧する荷重を調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンの外周部に配置されたガイドローラによりガスホルダの側板を押圧することでピストンを水平に保持するにあたり、側板を押圧する力を適正に制御してピストンの傾斜を抑制する傾斜抑制方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製鉄所においては高炉や転炉から発生する可燃性の副生ガスをエネルギー源として有効利用するために、当該副生ガスを一旦貯留するピストン昇降式のガスホルダが設置されている。ガスホルダは、外面を基柱と回廊に支持された複数枚の側板で構成された円筒状のホルダ本体と、ホルダ本体の内部においてガス量の増減に応じて自在に昇降するピストンを備えている。このピストンの外周縁部には、昇降の際に摺動部から内部のガスが漏洩することを防止するため、例えば特許文献１に開示されるような、シール油を用いたシール装置が設けられている。
【０００３】
このようなシール装置においては、ピストンが昇降する際にピストンが傾斜すると、シール装置内のシール油が移動すると共に、摺動部のシールと側板との間の距離が拡大し、摺動部のシールが維持できなくなる恐れがある。また、ピストンの傾斜角が大きくなると、シールが維持できなくなるだけではなく、シール装置の構造上可能な伸縮量を超過し、シール装置の損傷に至る恐れがある。そこで従来は、例えば図１１に示すように、シール装置の上方に位置しガスホルダ１００の側板１０１を外方に押圧する上下一対のガイドローラ１０２を、ガスホルダの周方向に所定の間隔で複数設置している（特許文献２）。
【０００４】
この上下一対のガイドローラは、例えば図１１に破線で示すようにピストン１０３が鉛直軸に対して傾斜した際に、ガイドローラ１０２が側板１０１を押圧する荷重がピストン１０３の傾斜に起因して大きくなる。その際、側板１０１を押圧する荷重が大きくなった箇所のガイドローラ１０２が、ガスホルダ１００の側板１０１からの反力により押し戻される。これにより、ピストン１０３に復元モーメントが作用し、ピストン１０３が自動的に水平に保持される、いわゆる自動調芯が行われ、シール装置の水平が適切に維持される。
【０００５】
上述の上下一対のガイドローラ１０２による自動調芯の効果は、側板１０１からの反力、すなわちガイドローラ１０２により側板１０１を押圧する力が大ききなるほどその効果も高くなる一方で、側板１０１を押圧する力を高めると、側板１０１が疲労破壊を起こす恐れがあるというトレードオフの関係にある。そのため、通常はガスホルダ１００の据付時に、ガイドローラ１０２を支持する支持部材１０４とガイドローラ１０２との間に調整用のシムライナーを挿入することで、ガイドローラ１０２が側板１０１を押圧する力が適正な値になるように調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２１９９９１号公報
【特許文献２】特開平１１−２０１３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ガスホルダの内周面、すなわち側板の縦断面形状は、据付時の据付誤差、溶接による熱ひずみ等によるガスホルダ固有の凹凸を有している。また、ガスホルダ内に副生ガスが導入されガスホルダの内圧が上昇すると、側板が膨張する一方で、ガスホルダ側板の外方に設けられた回廊に対応する箇所の側板は、回廊により膨張が抑制される。そのため、ガスホルダの内圧が上昇すると、側板の縦断面形状は、ガスホルダ高さ方向の回廊に対応する位置ではガスホルダ内面に凸に突出し、回廊と回廊との間で凹に窪んだものとなる。
【０００８】
したがって、据付時にガイドローラの調整を行っても、ガスホルダの内圧が上昇すると調整時に想定していた荷重が維持できず、自動調芯が適切に行われなくなるという問題があった。また、据付完了後、ガスホルダの内圧が上昇した状態で行われるガイドローラの調整では、内面に凸に突出した箇所において側板への荷重が適正な値になるように調整する必要がある。凹に窪んだ箇所で荷重が適正な値となるように調整した場合、凸に突出した箇所においては過剰な荷重が側板にかかり、疲労破壊を招く恐れがあるためである。しかしながらその場合は、凹に窪んだ箇所では適正な押付力が得られず、自動調芯が行われないという問題もあった。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ピストンの外周部に配置されたガイドローラによりガスホルダの側板を押圧することでピストンを水平に保持するガスホルダにおいて、側板を押圧する力を適正に制御してピストンの傾斜を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するための本発明は、ガスホルダ周方向に所定の間隔離間して複数組設けられガスホルダの側板内面を外方に押圧するガイドローラを備えたピストンが、ガスホルダ内を昇降する際に傾斜することを抑制するピストンの傾斜抑制方法であって、前記ピストンが昇降動する際に、前記複数のガイドローラが前記ガスホルダの側板を押圧する荷重を測定し、前記測定された荷重と、前記ガスホルダ側板の弾性係数とに基づいて、前記ガイドローラによる前記側板への荷重を適正な値とするための、前記ガスホルダの直径方向への必要移動量を求め、前記ピストンが昇降動する際に、前記ガイドローラの平面視における位置を前記必要移動量に基づいて前記ガスホルダの直径方向に沿って移動させることにより、側板内面を外方に押圧する荷重を調整することを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、ガイドローラを必要移動量に基づいて移動させることで、当該ガイドローラが側板の内面を押圧する荷重を調整するので、側板内面の形状に凹凸がある箇所においても、ガイドローラの荷重を適正な値に保つことができる。これにより、ガイドローラによる自動調芯機能が適切に作動し、ピストンが昇降動する際、ピストンのストローク高さの全域に渡って傾斜の発生を抑制することができる。
【００１２】
前記測定された荷重と、前記ガイドローラにより前記側板内面を外方に押圧する際の適正荷重との差分を算出し、前記算出された適正荷重との差分と、前記ガスホルダ側板の弾性係数とに基づいて前記必要移動量を求めてもよい。
【００１３】
前記ガスホルダの対角線を挟んだ一方の半円周側に配置される前記ガイドローラには、固定式ガイドローラが用いられ、他の半円周側に配置される前記ガイドローラには、ばね式ガイドローラが用いてもよい。
【００１４】
前記ガイドローラは、側面視において相対する面が対称な所定の角度の勾配を有する支持部材により前記ピストンに支持され、前記ガイドローラの直径方向の位置調整は、前記支持部材を昇降動させることにより行ってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ピストンの外周部に配置されたガイドローラによりガスホルダの側板を押圧することでピストンを水平に保持するガスホルダにおいて、側板を押圧する力を適正に制御してピストンの傾斜を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態にかかるピストン傾斜抑制装置を有するガスホルダの構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】本実施の形態にかかるピストン傾斜抑制装置を有するガスホルダの構成の概略を示す横断面図である。
【図３】ガイドローラユニット近傍の構成の概略を示す説明図である。
【図４】ピストンの高さとガイドローラユニットによる荷重との相関関係を示す表である。
【図５】ピストンの高さとガイドローラユニットの適正荷重との差分の相関関係を示す表である。
【図６】ピストンの高さとガイドローラユニットの必要移動量との相関関係を示す表である。
【図７】ピストンに転倒モーメントが作用した状態を示す説明図である。
【図８】他の実施の形態にかかるガイドローラユニット近傍の構成を示す説明図である。
【図９】ピストンの傾斜量についての説明図である。
【図１０】ピストンの傾斜量についての説明図である。
【図１１】従来のガスホルダの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本実施の形態にかかるピストンの傾斜抑制方法が適用されるガスホルダ１の構成の概略を示す縦断面図である。図２は本実施の形態にかかるピストンの傾斜抑制方法を実行するための傾斜抑制装置を有するガスホルダ１の構成の概略を示す横断面図である。
【００１８】
ガスホルダ１は、略円筒状に組み上げられた複数枚の側板２、側板２の外側を支持しガスホルダの周方向に所定の間隔離隔して垂直に配置された複数本の基柱Ｃ、及び側板２の外周に沿って設けられた回廊Ｐにより構成される略円筒状をなすホルダ本体５と、ホルダ本体５の内部に設けられたピストン６と、ホルダ本体５の上端開口部を閉塞する屋根７と、ピストン６が昇降動する際の傾斜を抑制する傾斜抑制装置８を備えている。ピストン６は、ホルダ本体５の内部においてガス容量に応じて昇降動し、ホルダ本体５の内部空間が、ピストン６によって、ピストン６よりも下方の領域とピストン６よりも上方の領域とに仕切られている。なお、図示の都合上、図１では３つの回廊Ｐ１〜Ｐ３を、図２では１２の基柱Ｃ１〜１２をそれぞれ描図している。
【００１９】
ホルダ本体５の内部において、ピストン６よりも下方の領域は、ガスの貯留部となっている。ホルダ本体５の下部には、ガスの流通路（図示せず）が接続されており、この流通路を通じて導入されたガスが、ホルダ本体５の内部において、ピストン６よりも下方の領域に貯留されるようになっている。
【００２０】
ピストン６はその外周部に、ピストン６より下方の領域とピストン６より上方の領域とを封止するためのシール機構１０と、シール機構１０の上方であって側板２の基柱Ｃ１〜１２に対応する位置に当接して設けられたガイドローラユニット１１を備えている。ガイドローラユニット１１は、上下方向に所定の間隔離間して配置された一対のガイドローラである、上部ローラ１２及び下部ローラ１３を有している。上部ローラ１２及び下部ローラ１３は側板２の内面を外方に押圧するよう設けられ、ピストン６外周部の上面に配置された支持部材１４を介してピストン６に支持されている。側板２がガイドローラユニット１１と当接する箇所は、ガイドローラユニット１１の荷重により外方に撓み、その際の荷重は、基柱Ｃ及び回廊Ｐにより支持されている。
【００２１】
このガイドローラユニット１１は、流通路を通じてホルダ本体５内に副生ガスが導入されピストン６が副生ガスの容量に応じて昇降する際に、上部ローラ１２及び下部ローラ１３が回転することにより、ホルダ本体５内においてピストン６が円滑に昇降する。また、ガイドローラユニット１１は例えばピストン６がガスホルダ１の鉛直軸に対して傾斜した際に、ピストン６を自動的に水平に保持する、いわゆる自動調芯の機能を備えている。具体的には、例えばピストン６が傾斜した場合、ピストン６の傾斜に起因して側板２の撓み量が多くなる箇所が発生する。側板２は弾性係数Ｋを有する鋼材により形成されているため、撓み量が多くなった箇所では、弾性係数Ｋ及び撓み量に比例して、上部ローラ１２又は下部ローラ１３を押し戻す反力が発生する。したがって、この反力によりピストン６に復元モーメントが作用し、ピストン６の自動調芯が行われる。
【００２２】
支持部材１４は、例えば図３に示すように、ピストン６の上面に垂直に設置された支持柱２０と、支持柱２０に連結され、上部ローラ１２及び下部ローラ１３をそれぞれ上面で支持する支持梁２１とを有している。支持梁２１の上面であって、上部ローラ１２及び下部ローラ１３と支持柱２０との間には、後述する荷重調整機構３３が載置されている。
【００２３】
傾斜抑制装置８は、ピストン６の外周部近傍の高さ方向の位置を測定する４つの位置測定手段３０と、上部ローラ１２及び下部ローラ１３に作用する側板２からの反力、すなわち上部ローラ１２及び下部ローラ１３が側板２を押圧する荷重を測定する荷重測定手段３１と、位置測定手段３０及び荷重測定手段３１による測定結果が入力される制御装置３２と、上部ローラ１２及び下部ローラ１３による側板２への荷重を調整する荷重調整機構３３と、を有している。荷重調整機構３３は、支持柱２０に側面を支持され、支持柱２０に支持される面と反対側の側面に設けられた移動部３３ａが図示しない駆動装置により水平方向に移動自在に構成されている。移動部３３ａの先端は上部ローラ及び下部ローラ１３に接続されている。したがって、荷重調整機構３３の移動部３３ａを水平動させることで、上部ローラ１２及び下部ローラ１３の水平方向の位置を調整することができ、上部ローラ１２及び下部ローラ１３が側板２を押圧する荷重を変化させることができる。移動部３３ａの水平動は、制御装置３２からの電気信号により制御される。
【００２４】
位置測定手段３０は、屋根７の外周の上面に９０度のピッチで４箇所に配置されている。位置測定手段３０としては、例えばワイヤ式あるいは超音波式のレベル計などを用いることができる。荷重測定手段３１は、上部ローラ１２及び下部ローラ１３の側面に設けられている。荷重測定手段３１としては、例えばひずみゲージなどを用いることができる。制御装置３２の記憶部３４には、位置測定手段３０と荷重測定手段３１との測定結果に基づき制御装置３２より予め求められた、ピストン６の測定高さＨと、当該測定高さＨにおけるガイドローラ６の平面視における直径方向への必要移動量Ａとの相関関係が記憶されている。制御装置３２は、記憶部３４に記憶されている相関関係と、位置測定手段３０の測定結果とを比較し、ピストン６の昇降動に応じて、上部ローラ１２及び下部ローラ１３による側板２への荷重が所定の範囲内に収まるように荷重調整機構３３の移動部３３ａの移動量の制御を行う。
【００２５】
次に、記憶部３４に記憶されている、ピストン６の測定高さＨと、当該測定高さＨにおけるガイドローラ６の平面視における直径方向への必要移動量Ａとの相関関係を求める方法について詳述する。
【００２６】
上述の相関関係を求めるにあたっては、先ずピストン６の高さ方向の位置を位置測定手段３０で測定しながらピストン６を昇降動させると共に、荷重測定手段３１により各上部ローラ１２及び下部ローラ１３に作用する荷重を測定する。なお、この測定作業は、例えばガスホルダ１の据付完了後に、ガイドローラユニット１１の位置を、シムライナー等により調整する基礎調整作業に先立って行うことが好ましい。荷重測定手段３１により測定した値を、シムライナーによるガイドローラユニット１１の基礎調整の際のデータとして使用できるためである。
【００２７】
位置測定手段３０及び荷重測定手段３１の測定結果は制御装置３２に入力される。制御装置３２は、各測定手段の測定結果に基づき、側板２への荷重Ｍと、その荷重が作用する際のピストン６のホルダ本体５の測定高さＨとの相関関係を、例えば図４に示す表のように求める。図４は、３つの回廊Ｐ１〜Ｐ３の高さ方向の間隔が１０ｍ、ピストン６の昇降高さが３５ｍのガスホルダ１において測定を行い、１ｍ毎の測定高さＨと、当該測定高さＨにおける荷重Ｍとの相関関係を求めた結果を表している。なお、図４においては図示の都合上、１ｍ毎の測定高さＨについて、荷重Ｍとの相関関係を表しているが、測定高さＨの間隔は任意であり、例えば連続的な曲線として相関関係を求めてもよい。
【００２８】
次に、図４に示される測定高さＨにおける荷重Ｍから、上部ローラ１２により側板２を押圧する際の適正な荷重を減算し、例えば図５に示すように各高さ位置Ｈにおいて増減が必要な荷重ΔＭとの関係を求める。図５の例においては、例えば適正な荷重を８ｔｏｎとして荷重ΔＭを求めている。なお、この時点で、シムライナーを支持部材１４とガイドローラユニット１１との間に調整用シムライナーを挿入して、荷重ΔＭの値がゼロとなるように補正してもよい。
【００２９】
ここで、図５の表において荷重ΔＭの値が正となっている箇所は、側板２間の距離、すなわちホルダ本体５の直径が、適正な荷重を得られる直径に比べて小さく、荷重ΔＭの値が負となっている箇所はその逆であることを意味している。したがって、ホルダ本体５内をピストン６が昇降動する際に、ピストン６のストローク高さの全域に渡って上部ローラ１２及び下部ローラ１３が側板２を押圧する荷重を適正な値とするためには、測定高さＨにおけるホルダ本体５の直径、すなわち側板２の縦断面形状にあわせて上部ローラ１２及び下部ローラ１３の平面視における位置を、ホルダ本体５の直径方向に沿って移動させればよい。したがって、測定高さＨにおいて適正な荷重を得るために必要な、上部ローラ１２及び下部ローラ１３の水平方向への必要移動量ＡＨは、測定高さＨにおける荷重ΔＭＨと、予め求められている側板２の弾性係数Ｋとから、制御装置３２によりＡＨ＝ΔＭ／Ｋとして求められる。側板２の弾性係数Ｋは予め制御装置３２に入力されている。
【００３０】
図６は制御装置３２により求められた、ＡＨと測定高さＨとの相関関係である。なお、弾性係数Ｋはホルダ本体５の高さ方向において一定ではなく、回廊Ｃに対応する高さ方向の位置で大きく、上下に隣り合う回廊Ｃ間では小さくなる。これば、回廊Ｃにより側板２の膨張が抑制されるためである。なお、図６においては、回廊Ｃに対応する位置では弾性係数Ｋを２．０（ｔｏｎ／ｍｍ）、回廊の上下１ｍの箇所では１．５（ｔｏｎ／ｍｍ）、それ以外の箇所で０．５（ｔｏｎ／ｍｍ）として、必要移動量ＡＨを求めている。
【００３１】
そして、各測定高さＨにおける必要移動量ＡＨを、各基柱Ｃ１〜１２に対応するガイドローラユニット１１毎に求め、記憶部３４に記憶しておく。なお、弾性係数Ｋの値が大きい場合、ローラユニット１１の僅かな移動で、側板２への荷重の値が大きく変動するため、荷重調整機構３３にはミリメートル単位での位置制御が可能なものを用いることが望ましく、本実施の形態においては、例えばウォームギアジャッキである。ミリメートル単位の制御が可能なものであれば、例えば油圧アクチュエータ、電動アクチュエータあるいはエアアクチュエータなどを用いてもよい。
【００３２】
本実施の形態にかかる傾斜抑制装置８を有するガスホルダ１は以上のように構成されており、次にこのガスホルダ１のピストン６の昇降動作について説明する。
【００３３】
先ず、流通路から副生ガスがガスホルダ１内に流入し、それに伴いピストン６が上昇する。その際、ピストン６の高さ方向の位置が位置測定手段３０により測定され、制御装置３２に測定結果が入力される。制御装置３２は位置測定手段３０によるピストン６の測定高さＨと、図６に示される測定高さＨにおける必要移動量ＡＨとの相関関係に基づき、上部ローラ１２及び下部ローラ１３を荷重調整機構３３の移動部３３ａにより必要移動量ＡＨだけ水平に移動させる。
【００３４】
そして、ガスホルダ１内のガス量の変化に応じてピストン６の高さが変化すると、ピストン６の測定高さＨに合わせて、引き続き制御装置３２により荷重調整機構３３が制御される。
【００３５】
以上の実施の形態によれば、ピストン６が昇降動する際に、記憶部３４に記憶されているピストン６の測定高さＨと必要移動量ＡＨとの相関関係に基づいて上部ローラ１２及び下部ローラ１３の水平方向の位置が調整されるので、上部ローラ１２及び下部ローラ１３による側板２への荷重を、側板２内面の凹凸に関わらず常に適正な値に保つことができる。このため、ガイドローラユニット１１による自動調芯機能が適切に作動し、ピストン６が昇降動する際、ピストン６のストローク高さの全域に渡ってピストン６の傾斜を抑制することができる。
【００３６】
また、側板２が過剰な力で押圧されることがなくなるので、側板２の疲労破壊を防止することができる。したがって、側板２の長寿命化を図ることができる。
【００３７】
さらには、ガイドローラユニット１１による側板２への荷重を適正な値に保つことで、例えば従来のガイドローラではホルダ本体５内面の凹凸部でピストン６に対して作用する恐れがあった転倒モーメントが発生することを防止できる。具体的には、例えば図７に示すように、ホルダ本体５内面が狭くなっている箇所をピストン６が上方に向かって通過する際、ピストン６が傾斜する場合がある。その場合、例えば図７に破線で示すように、本来ピストン６の傾斜により側板２から受ける反力が増大する側の上部ローラ１２又は下部ローラ１３に荷重がかからず、ホルダ本体５内面の狭まった箇所を通過している上部ローラ１２又は下部ローラ１３にさらに荷重がかり、転倒モーメントが発生する恐れがある。しかしながら、以上実施の形態のように、ホルダ本体５内面の凹凸に沿って上部ローラ１２及び下部ローラ１３の水平方向の位置を調整しているので、上述のような転倒モーメントは発生しない。
【００３８】
なお、以上の実施の形態では、測定高さＨと必要移動量ＡＨとの相関関係を求める作業は、ガスホルダ１の据付完了後の基礎調整時に行っていたが、ガスホルダ１内に実際に副生ガスが導入された際に行ってもよい。そうすることで、実際の運転状態、すなわち内圧、副生ガスの温度条件における側板２の縦断面形状を反映することができ、より正確な必要移動量ＡＨを求めることができる。必要移動量ＡＨを求めた後も、荷重測定手段３１の値を確認し、荷重が所定の範囲内に収まっていない場合は、再度あるいは繰り返し荷重Ｍと測定高さＨとを測定し、必要移動量ＡＨの補正を行ってもよい。なお、ガスホルダ１は外気温の変化によっても、側板２の縦断面形状が変化するので、必要移動量ＡＨを例えば、季節ごとに作成してもよい。
【００３９】
以上の実施の形態では、上部ローラ１２及び下部ローラ１３の位置を、荷重調整機構３３の移動部３３ａを水平方向に移動させることで調整していたが、例えば、図８に示すように、上部ローラ１２及び下部ローラ１３を相対する面が対称な角度αの勾配を有する略台形状の固定側支持部材４０及び自由側支持部材４１により支持し、自由側支持部材４１を荷重調整機構３３により昇降動させることで、その位置を調整してもよい。この場合、固定側支持部材４０は支持柱２０に固定され、自由側支持部材４１は上部ローラ１２及び下部ローラ１３側に固定される。かかる場合、上部ローラ１２及び下部ローラ１３の移動部３３ａによる移動量は、移動部３３ａが実際に昇降動を行った場合の移動量をｔａｎαで除した値となるので、より制度の高い荷重調整を行うことが可能となる。
【００４０】
また、以上実施の形態では、例えば図４に示す、測定高さＨと荷重Ｍとの相関関係を求める際に特にピストン６の傾斜について考慮していなかったが、傾斜が発生した場合は、荷重測定手段３１による測定値Ｍと実際に側板２にかかる荷重との間に誤差が生じる。したがって、ピストン６の傾斜量に基づき、必要移動量ＡＨの補正を行ってもよい。以下に補正の手順を示す。
【００４１】
先ず、測定高さＨにおいて、４つの各位置測定手段３０の測定値を平均し、その値をピストン６の中心点における高さ方向の位置として求める。ピストン６が傾斜している場合は、４つの測定点のうち、隣り合う２点が上述の平均値より大きく、他の隣り合う２点が平均値より小さくなる。ピストン６の中心位置の高さに対して、ピストン６の外周縁部の高さが最も高くなる最大傾斜点Ｓは、図９に示すように測定高さＨが４点の平均値より大きい２点Ｕ、Ｔの間に存在する。したがって、最大傾斜点Ｓと、平均値より大きい２点Ｕ，Ｔとの測定点のうちの１の測定点との平面視におけるなす角をθ、最大傾斜点Ｓの傾斜量をＹ、点Ｕ、Ｔにおける傾斜量をそれぞれＹ１、Ｙ２とすると、ｔａｎθ＝（Ｙ２／Ｙ１）、Ｙ＝（Ｙ１／ｃｏｓθ）としてそれぞれの関係を求めることができる。
【００４２】
次に、例えば平面視で点Ｕに一致する基柱が基柱Ｃ１であるとして、ピストン６の傾斜により生じる、基柱Ｃ１及び基柱Ｃ１の直径方向、すなわち基柱Ｃ１の対角線上に位置する基柱Ｃ７に対応する上部ローラ１２及び下部ローラ１３の水平方向の移動量を求める。その場合、例えば図１０に示すように、対向する上部ローラ１２、１２間の距離、すなわちピストン６の直径をＬ、上下一対の上部ローラ１２と下部ローラ１３間の斜辺の長さをＧ、直径Ｌと斜辺Ｇのなす角をβとし、基柱Ｃ１に対応する下部ローラ１３を支点にしてピストン６が例えば傾斜量Ｙ１傾斜することにより図９の時計回りに傾斜角γだけ傾斜したとすると、傾斜角γの影響による基柱Ｃ１に対応する上部ローラ１２の移動量Ｑと、基柱Ｃ７に対応する上部ローラ１３の移動量Ｒ１及び基柱Ｃ７に対応する下部ローラの移動量Ｒ２は、それぞれＱ＝Ｇ×ｃｏｓ（β−γ）−Ｌ、（Ｒ１＋Ｒ２）＝Ｇ×ｃｏｓ（β＋γ）−Ｌ、Ｒ１＝Ｑ＋Ｒ２、ｔａｎγ＝（Ｙ１／Ｌ）と表される。
【００４３】
したがって、各ガイドローラの移動量Ｑ、Ｒ１、Ｒ２に弾性係数Ｋを乗じることで、傾斜量Ｙ１に起因して各ガイドローラユニット１１に発生する荷重を求めることができる。そのため、傾斜量に起因する荷重により図５の表の荷重Ｍを補正することで、より正確な必要移動量ＡＨを求めることができる。これにより、ガイドローラによる側板２への荷重をさらに厳密に調整することが可能となり、ガイドローラユニット１１による自動調芯機能をさらに向上させることができる。なお、他の基柱Ｃでの傾斜量は、上述の角度θの値を各基柱の位置に応じて変化させることで求めることができる。また、例えば点Ｕと基柱Ｃ１に平面視での位置が所定の角度ずれている場合も、その角度に応じて角度θの補正を行えばよい。
【００４４】
以上の実施の形態では、全て固定式のガイドローラを用いていたが、半周分の基柱Ｃ１〜Ｃ６に対応するガイドローラユニット１１には固定式ガイドローラを用い、基柱Ｃ１〜Ｃ６の対角線を挟んで反対側の半周側、すなわち基柱Ｃ７〜Ｃ１２に対応するガイドローラユニット１１には、内蔵するばねによりホルダ本体５の側板２の鉛直方向の凹凸に追従して水平動するばね式ガイドローラを用いてもよい。かかる場合、柱Ｃ７〜Ｃ１２に対応する位置のガイドローラユニット１１がホルダ本体５内面の凹凸を吸収することができるので、ガイドローラユニット１１の自動調芯機構がさらに向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、ガスホルダのピストンの傾斜をガイドローラにより抑制する際に有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１ ガスホルダ
２ 側板
５ ホルダ本体
６ ピストン
７ 屋根
８ 傾斜制御装置
１０ シール機構
１１ ガイドローラユニット
１４ 支持部材
２０ 支持柱
２１ 支持梁
３０ 位置測定手段
３１ 荷重測定手段
３２ 制御装置
３３ 荷重調整機構
３３ａ 移動部
３４ 記憶部
４０ 固定側支持部材
４１ 自由側支持部材
Ｃ 基柱
Ｐ 回廊
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピストンの外周部に配置されたガイドローラによりガスホルダの側板を押圧することでピストンを水平に保持するにあたり、側板を押圧する力を適正に制御してピストンの傾斜を抑制する傾斜抑制方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、製鉄所においては高炉や転炉から発生する可燃性の副生ガスをエネルギー源として有効利用するために、当該副生ガスを一旦貯留するピストン昇降式のガスホルダが設置されている。ガスホルダは、外面を基柱と回廊に支持された複数枚の側板で構成された円筒状のホルダ本体と、ホルダ本体の内部においてガス量の増減に応じて自在に昇降するピストンを備えている。このピストンの外周縁部には、昇降の際に摺動部から内部のガスが漏洩することを防止するため、例えば特許文献１に開示されるような、シール油を用いたシール装置が設けられている。
【０００３】
このようなシール装置においては、ピストンが昇降する際にピストンが傾斜すると、シール装置内のシール油が移動すると共に、摺動部のシールと側板との間の距離が拡大し、摺動部のシールが維持できなくなる恐れがある。また、ピストンの傾斜角が大きくなると、シールが維持できなくなるだけではなく、シール装置の構造上可能な伸縮量を超過し、シール装置の損傷に至る恐れがある。そこで従来は、例えば図１１に示すように、シール装置の上方に位置しガスホルダ１００の側板１０１を外方に押圧する上下一対のガイドローラ１０２を、ガスホルダの周方向に所定の間隔で複数設置している（特許文献２）。
【０００４】
この上下一対のガイドローラは、例えば図１１に破線で示すようにピストン１０３が鉛直軸に対して傾斜した際に、ガイドローラ１０２が側板１０１を押圧する荷重がピストン１０３の傾斜に起因して大きくなる。その際、側板１０１を押圧する荷重が大きくなった箇所のガイドローラ１０２が、ガスホルダ１００の側板１０１からの反力により押し戻される。これにより、ピストン１０３に復元モーメントが作用し、ピストン１０３が自動的に水平に保持される、いわゆる自動調芯が行われ、シール装置の水平が適切に維持される。
【０００５】
上述の上下一対のガイドローラ１０２による自動調芯の効果は、側板１０１からの反力、すなわちガイドローラ１０２により側板１０１を押圧する力が大ききなるほどその効果も高くなる一方で、側板１０１を押圧する力を高めると、側板１０１が疲労破壊を起こす恐れがあるというトレードオフの関係にある。そのため、通常はガスホルダ１００の据付時に、ガイドローラ１０２を支持する支持部材１０４とガイドローラ１０２との間に調整用のシムライナーを挿入することで、ガイドローラ１０２が側板１０１を押圧する力が適正な値になるように調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２１９９９１号公報
【特許文献２】特開平１１−２０１３９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ガスホルダの内周面、すなわち側板の縦断面形状は、据付時の据付誤差、溶接による熱ひずみ等によるガスホルダ固有の凹凸を有している。また、ガスホルダ内に副生ガスが導入されガスホルダの内圧が上昇すると、側板が膨張する一方で、ガスホルダ側板の外方に設けられた回廊に対応する箇所の側板は、回廊により膨張が抑制される。そのため、ガスホルダの内圧が上昇すると、側板の縦断面形状は、ガスホルダ高さ方向の回廊に対応する位置ではガスホルダ内面に凸に突出し、回廊と回廊との間で凹に窪んだものとなる。
【０００８】
したがって、据付時にガイドローラの調整を行っても、ガスホルダの内圧が上昇すると調整時に想定していた荷重が維持できず、自動調芯が適切に行われなくなるという問題があった。また、据付完了後、ガスホルダの内圧が上昇した状態で行われるガイドローラの調整では、内面に凸に突出した箇所において側板への荷重が適正な値になるように調整する必要がある。凹に窪んだ箇所で荷重が適正な値となるように調整した場合、凸に突出した箇所においては過剰な荷重が側板にかかり、疲労破壊を招く恐れがあるためである。しかしながらその場合は、凹に窪んだ箇所では適正な押付力が得られず、自動調芯が行われないという問題もあった。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、ピストンの外周部に配置されたガイドローラによりガスホルダの側板を押圧することでピストンを水平に保持するガスホルダにおいて、側板を押圧する力を適正に制御してピストンの傾斜を抑制することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記の目的を達成するための本発明は、ガスホルダ周方向に所定の間隔離間して複数組設けられガスホルダの側板内面を外方に押圧するガイドローラを備えたピストンが、ガスホルダ内を昇降する際に傾斜することを抑制するピストンの傾斜抑制方法であって、前記ピストンが昇降動する際に、前記複数のガイドローラが前記ガスホルダの側板を押圧する荷重を測定し、前記測定された荷重と、前記ガスホルダ側板の弾性係数とに基づいて、前記ガイドローラによる前記側板への荷重を適正な値とするための、前記ガスホルダの直径方向への必要移動量を求め、前記ピストンが昇降動する際に、前記ガイドローラの平面視における位置を前記必要移動量に基づいて前記ガスホルダの直径方向に沿って移動させることにより、側板内面を外方に押圧する荷重を調整することを特徴としている。
【００１１】
本発明によれば、ガイドローラを必要移動量に基づいて移動させることで、当該ガイドローラが側板の内面を押圧する荷重を調整するので、側板内面の形状に凹凸がある箇所においても、ガイドローラの荷重を適正な値に保つことができる。これにより、ガイドローラによる自動調芯機能が適切に作動し、ピストンが昇降動する際、ピストンのストローク高さの全域に渡って傾斜の発生を抑制することができる。
【００１２】
前記測定された荷重と、前記ガイドローラにより前記側板内面を外方に押圧する際の適正荷重との差分を算出し、前記算出された適正荷重との差分と、前記ガスホルダ側板の弾性係数とに基づいて前記必要移動量を求めてもよい。
【００１３】
前記ガスホルダの対角線を挟んだ一方の半円周側に配置される前記ガイドローラには、固定式ガイドローラが用いられ、他の半円周側に配置される前記ガイドローラには、ばね式ガイドローラが用いてもよい。
【００１４】
前記ガイドローラは、側面視において相対する面が対称な所定の角度の勾配を有する支持部材により前記ピストンに支持され、前記ガイドローラの直径方向の位置調整は、前記支持部材を昇降動させることにより行ってもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ピストンの外周部に配置されたガイドローラによりガスホルダの側板を押圧することでピストンを水平に保持するガスホルダにおいて、側板を押圧する力を適正に制御してピストンの傾斜を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態にかかるピストン傾斜抑制装置を有するガスホルダの構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】本実施の形態にかかるピストン傾斜抑制装置を有するガスホルダの構成の概略を示す横断面図である。
【図３】ガイドローラユニット近傍の構成の概略を示す説明図である。
【図４】ピストンの高さとガイドローラユニットによる荷重との相関関係を示す表である。
【図５】ピストンの高さとガイドローラユニットの適正荷重との差分の相関関係を示す表である。
【図６】ピストンの高さとガイドローラユニットの必要移動量との相関関係を示す表である。
【図７】ピストンに転倒モーメントが作用した状態を示す説明図である。
【図８】他の実施の形態にかかるガイドローラユニット近傍の構成を示す説明図である。
【図９】ピストンの傾斜量についての説明図である。
【図１０】ピストンの傾斜量についての説明図である。
【図１１】従来のガスホルダの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１は本実施の形態にかかるピストンの傾斜抑制方法が適用されるガスホルダ１の構成の概略を示す縦断面図である。図２は本実施の形態にかかるピストンの傾斜抑制方法を実行するための傾斜抑制装置を有するガスホルダ１の構成の概略を示す横断面図である。
【００１８】
ガスホルダ１は、略円筒状に組み上げられた複数枚の側板２、側板２の外側を支持しガスホルダの周方向に所定の間隔離隔して垂直に配置された複数本の基柱Ｃ、及び側板２の外周に沿って設けられた回廊Ｐにより構成される略円筒状をなすホルダ本体５と、ホルダ本体５の内部に設けられたピストン６と、ホルダ本体５の上端開口部を閉塞する屋根７と、ピストン６が昇降動する際の傾斜を抑制する傾斜抑制装置８を備えている。ピストン６は、ホルダ本体５の内部においてガス容量に応じて昇降動し、ホルダ本体５の内部空間が、ピストン６によって、ピストン６よりも下方の領域とピストン６よりも上方の領域とに仕切られている。なお、図示の都合上、図１では３つの回廊Ｐ１〜Ｐ３を、図２では１２の基柱Ｃ１〜１２をそれぞれ描図している。
【００１９】
ホルダ本体５の内部において、ピストン６よりも下方の領域は、ガスの貯留部となっている。ホルダ本体５の下部には、ガスの流通路（図示せず）が接続されており、この流通路を通じて導入されたガスが、ホルダ本体５の内部において、ピストン６よりも下方の領域に貯留されるようになっている。
【００２０】
ピストン６はその外周部に、ピストン６より下方の領域とピストン６より上方の領域とを封止するためのシール機構１０と、シール機構１０の上方であって側板２の基柱Ｃ１〜１２に対応する位置に当接して設けられたガイドローラユニット１１を備えている。ガイドローラユニット１１は、上下方向に所定の間隔離間して配置された一対のガイドローラである、上部ローラ１２及び下部ローラ１３を有している。上部ローラ１２及び下部ローラ１３は側板２の内面を外方に押圧するよう設けられ、ピストン６外周部の上面に配置された支持部材１４を介してピストン６に支持されている。側板２がガイドローラユニット１１と当接する箇所は、ガイドローラユニット１１の荷重により外方に撓み、その際の荷重は、基柱Ｃ及び回廊Ｐにより支持されている。
【００２１】
このガイドローラユニット１１は、流通路を通じてホルダ本体５内に副生ガスが導入されピストン６が副生ガスの容量に応じて昇降する際に、上部ローラ１２及び下部ローラ１３が回転することにより、ホルダ本体５内においてピストン６が円滑に昇降する。また、ガイドローラユニット１１は例えばピストン６がガスホルダ１の鉛直軸に対して傾斜した際に、ピストン６を自動的に水平に保持する、いわゆる自動調芯の機能を備えている。具体的には、例えばピストン６が傾斜した場合、ピストン６の傾斜に起因して側板２の撓み量が多くなる箇所が発生する。側板２は弾性係数Ｋを有する鋼材により形成されているため、撓み量が多くなった箇所では、弾性係数Ｋ及び撓み量に比例して、上部ローラ１２又は下部ローラ１３を押し戻す反力が発生する。したがって、この反力によりピストン６に復元モーメントが作用し、ピストン６の自動調芯が行われる。
【００２２】
支持部材１４は、例えば図３に示すように、ピストン６の上面に垂直に設置された支持柱２０と、支持柱２０に連結され、上部ローラ１２及び下部ローラ１３をそれぞれ上面で支持する支持梁２１とを有している。支持梁２１の上面であって、上部ローラ１２及び下部ローラ１３と支持柱２０との間には、後述する荷重調整機構３３が載置されている。
【００２３】
傾斜抑制装置８は、ピストン６の外周部近傍の高さ方向の位置を測定する４つの位置測定手段３０と、上部ローラ１２及び下部ローラ１３に作用する側板２からの反力、すなわち上部ローラ１２及び下部ローラ１３が側板２を押圧する荷重を測定する荷重測定手段３１と、位置測定手段３０及び荷重測定手段３１による測定結果が入力される制御装置３２と、上部ローラ１２及び下部ローラ１３による側板２への荷重を調整する荷重調整機構３３と、を有している。荷重調整機構３３は、支持柱２０に側面を支持され、支持柱２０に支持される面と反対側の側面に設けられた移動部３３ａが図示しない駆動装置により水平方向に移動自在に構成されている。移動部３３ａの先端は上部ローラ及び下部ローラ１３に接続されている。したがって、荷重調整機構３３の移動部３３ａを水平動させることで、上部ローラ１２及び下部ローラ１３の水平方向の位置を調整することができ、上部ローラ１２及び下部ローラ１３が側板２を押圧する荷重を変化させることができる。移動部３３ａの水平動は、制御装置３２からの電気信号により制御される。
【００２４】
位置測定手段３０は、屋根７の外周の上面に９０度のピッチで４箇所に配置されている。位置測定手段３０としては、例えばワイヤ式あるいは超音波式のレベル計などを用いることができる。荷重測定手段３１は、上部ローラ１２及び下部ローラ１３の側面に設けられている。荷重測定手段３１としては、例えばひずみゲージなどを用いることができる。制御装置３２の記憶部３４には、位置測定手段３０と荷重測定手段３１との測定結果に基づき制御装置３２より予め求められた、ピストン６の測定高さＨと、当該測定高さＨにおけるガイドローラ６の平面視における直径方向への必要移動量Ａとの相関関係が記憶されている。制御装置３２は、記憶部３４に記憶されている相関関係と、位置測定手段３０の測定結果とを比較し、ピストン６の昇降動に応じて、上部ローラ１２及び下部ローラ１３による側板２への荷重が所定の範囲内に収まるように荷重調整機構３３の移動部３３ａの移動量の制御を行う。
【００２５】
次に、記憶部３４に記憶されている、ピストン６の測定高さＨと、当該測定高さＨにおけるガイドローラ６の平面視における直径方向への必要移動量Ａとの相関関係を求める方法について詳述する。
【００２６】
上述の相関関係を求めるにあたっては、先ずピストン６の高さ方向の位置を位置測定手段３０で測定しながらピストン６を昇降動させると共に、荷重測定手段３１により各上部ローラ１２及び下部ローラ１３に作用する荷重を測定する。なお、この測定作業は、例えばガスホルダ１の据付完了後に、ガイドローラユニット１１の位置を、シムライナー等により調整する基礎調整作業に先立って行うことが好ましい。荷重測定手段３１により測定した値を、シムライナーによるガイドローラユニット１１の基礎調整の際のデータとして使用できるためである。
【００２７】
位置測定手段３０及び荷重測定手段３１の測定結果は制御装置３２に入力される。制御装置３２は、各測定手段の測定結果に基づき、側板２への荷重Ｍと、その荷重が作用する際のピストン６のホルダ本体５の測定高さＨとの相関関係を、例えば図４に示す表のように求める。図４は、３つの回廊Ｐ１〜Ｐ３の高さ方向の間隔が１０ｍ、ピストン６の昇降高さが３５ｍのガスホルダ１において測定を行い、１ｍ毎の測定高さＨと、当該測定高さＨにおける荷重Ｍとの相関関係を求めた結果を表している。なお、図４においては図示の都合上、１ｍ毎の測定高さＨについて、荷重Ｍとの相関関係を表しているが、測定高さＨの間隔は任意であり、例えば連続的な曲線として相関関係を求めてもよい。
【００２８】
次に、図４に示される測定高さＨにおける荷重Ｍから、上部ローラ１２により側板２を押圧する際の適正な荷重を減算し、例えば図５に示すように各高さ位置Ｈにおいて増減が必要な荷重ΔＭとの関係を求める。図５の例においては、例えば適正な荷重を８ｔｏｎとして荷重ΔＭを求めている。なお、この時点で、シムライナーを支持部材１４とガイドローラユニット１１との間に調整用シムライナーを挿入して、荷重ΔＭの値がゼロとなるように補正してもよい。
【００２９】
ここで、図５の表において荷重ΔＭの値が正となっている箇所は、側板２間の距離、すなわちホルダ本体５の直径が、適正な荷重を得られる直径に比べて小さく、荷重ΔＭの値が負となっている箇所はその逆であることを意味している。したがって、ホルダ本体５内をピストン６が昇降動する際に、ピストン６のストローク高さの全域に渡って上部ローラ１２及び下部ローラ１３が側板２を押圧する荷重を適正な値とするためには、測定高さＨにおけるホルダ本体５の直径、すなわち側板２の縦断面形状にあわせて上部ローラ１２及び下部ローラ１３の平面視における位置を、ホルダ本体５の直径方向に沿って移動させればよい。したがって、測定高さＨにおいて適正な荷重を得るために必要な、上部ローラ１２及び下部ローラ１３の水平方向への必要移動量ＡＨは、測定高さＨにおける荷重ΔＭＨと、予め求められている側板２の弾性係数Ｋとから、制御装置３２によりＡＨ＝ΔＭ／Ｋとして求められる。側板２の弾性係数Ｋは予め制御装置３２に入力されている。
【００３０】
図６は制御装置３２により求められた、ＡＨと測定高さＨとの相関関係である。なお、弾性係数Ｋはホルダ本体５の高さ方向において一定ではなく、回廊Ｃに対応する高さ方向の位置で大きく、上下に隣り合う回廊Ｃ間では小さくなる。これば、回廊Ｃにより側板２の膨張が抑制されるためである。なお、図６においては、回廊Ｃに対応する位置では弾性係数Ｋを２．０（ｔｏｎ／ｍｍ）、回廊の上下１ｍの箇所では１．５（ｔｏｎ／ｍｍ）、それ以外の箇所で０．５（ｔｏｎ／ｍｍ）として、必要移動量ＡＨを求めている。
【００３１】
そして、各測定高さＨにおける必要移動量ＡＨを、各基柱Ｃ１〜１２に対応するガイドローラユニット１１毎に求め、記憶部３４に記憶しておく。なお、弾性係数Ｋの値が大きい場合、ローラユニット１１の僅かな移動で、側板２への荷重の値が大きく変動するため、荷重調整機構３３にはミリメートル単位での位置制御が可能なものを用いることが望ましく、本実施の形態においては、例えばウォームギアジャッキである。ミリメートル単位の制御が可能なものであれば、例えば油圧アクチュエータ、電動アクチュエータあるいはエアアクチュエータなどを用いてもよい。
【００３２】
本実施の形態にかかる傾斜抑制装置８を有するガスホルダ１は以上のように構成されており、次にこのガスホルダ１のピストン６の昇降動作について説明する。
【００３３】
先ず、流通路から副生ガスがガスホルダ１内に流入し、それに伴いピストン６が上昇する。その際、ピストン６の高さ方向の位置が位置測定手段３０により測定され、制御装置３２に測定結果が入力される。制御装置３２は位置測定手段３０によるピストン６の測定高さＨと、図６に示される測定高さＨにおける必要移動量ＡＨとの相関関係に基づき、上部ローラ１２及び下部ローラ１３を荷重調整機構３３の移動部３３ａにより必要移動量ＡＨだけ水平に移動させる。
【００３４】
そして、ガスホルダ１内のガス量の変化に応じてピストン６の高さが変化すると、ピストン６の測定高さＨに合わせて、引き続き制御装置３２により荷重調整機構３３が制御される。
【００３５】
以上の実施の形態によれば、ピストン６が昇降動する際に、記憶部３４に記憶されているピストン６の測定高さＨと必要移動量ＡＨとの相関関係に基づいて上部ローラ１２及び下部ローラ１３の水平方向の位置が調整されるので、上部ローラ１２及び下部ローラ１３による側板２への荷重を、側板２内面の凹凸に関わらず常に適正な値に保つことができる。このため、ガイドローラユニット１１による自動調芯機能が適切に作動し、ピストン６が昇降動する際、ピストン６のストローク高さの全域に渡ってピストン６の傾斜を抑制することができる。
【００３６】
また、側板２が過剰な力で押圧されることがなくなるので、側板２の疲労破壊を防止することができる。したがって、側板２の長寿命化を図ることができる。
【００３７】
さらには、ガイドローラユニット１１による側板２への荷重を適正な値に保つことで、例えば従来のガイドローラではホルダ本体５内面の凹凸部でピストン６に対して作用する恐れがあった転倒モーメントが発生することを防止できる。具体的には、例えば図７に示すように、ホルダ本体５内面が狭くなっている箇所をピストン６が上方に向かって通過する際、ピストン６が傾斜する場合がある。その場合、例えば図７に破線で示すように、本来ピストン６の傾斜により側板２から受ける反力が増大する側の上部ローラ１２又は下部ローラ１３に荷重がかからず、ホルダ本体５内面の狭まった箇所を通過している上部ローラ１２又は下部ローラ１３にさらに荷重がかり、転倒モーメントが発生する恐れがある。しかしながら、以上実施の形態のように、ホルダ本体５内面の凹凸に沿って上部ローラ１２及び下部ローラ１３の水平方向の位置を調整しているので、上述のような転倒モーメントは発生しない。
【００３８】
なお、以上の実施の形態では、測定高さＨと必要移動量ＡＨとの相関関係を求める作業は、ガスホルダ１の据付完了後の基礎調整時に行っていたが、ガスホルダ１内に実際に副生ガスが導入された際に行ってもよい。そうすることで、実際の運転状態、すなわち内圧、副生ガスの温度条件における側板２の縦断面形状を反映することができ、より正確な必要移動量ＡＨを求めることができる。必要移動量ＡＨを求めた後も、荷重測定手段３１の値を確認し、荷重が所定の範囲内に収まっていない場合は、再度あるいは繰り返し荷重Ｍと測定高さＨとを測定し、必要移動量ＡＨの補正を行ってもよい。なお、ガスホルダ１は外気温の変化によっても、側板２の縦断面形状が変化するので、必要移動量ＡＨを例えば、季節ごとに作成してもよい。
【００３９】
以上の実施の形態では、上部ローラ１２及び下部ローラ１３の位置を、荷重調整機構３３の移動部３３ａを水平方向に移動させることで調整していたが、例えば、図８に示すように、上部ローラ１２及び下部ローラ１３を相対する面が対称な角度αの勾配を有する略台形状の固定側支持部材４０及び自由側支持部材４１により支持し、自由側支持部材４１を荷重調整機構３３により昇降動させることで、その位置を調整してもよい。この場合、固定側支持部材４０は支持柱２０に固定され、自由側支持部材４１は上部ローラ１２及び下部ローラ１３側に固定される。かかる場合、上部ローラ１２及び下部ローラ１３の移動部３３ａによる移動量は、移動部３３ａが実際に昇降動を行った場合の移動量をｔａｎαで除した値となるので、より制度の高い荷重調整を行うことが可能となる。
【００４０】
また、以上実施の形態では、例えば図４に示す、測定高さＨと荷重Ｍとの相関関係を求める際に特にピストン６の傾斜について考慮していなかったが、傾斜が発生した場合は、荷重測定手段３１による測定値Ｍと実際に側板２にかかる荷重との間に誤差が生じる。したがって、ピストン６の傾斜量に基づき、必要移動量ＡＨの補正を行ってもよい。以下に補正の手順を示す。
【００４１】
先ず、測定高さＨにおいて、４つの各位置測定手段３０の測定値を平均し、その値をピストン６の中心点における高さ方向の位置として求める。ピストン６が傾斜している場合は、４つの測定点のうち、隣り合う２点が上述の平均値より大きく、他の隣り合う２点が平均値より小さくなる。ピストン６の中心位置の高さに対して、ピストン６の外周縁部の高さが最も高くなる最大傾斜点Ｓは、図９に示すように測定高さＨが４点の平均値より大きい２点Ｕ、Ｔの間に存在する。したがって、最大傾斜点Ｓと、平均値より大きい２点Ｕ，Ｔとの測定点のうちの１の測定点との平面視におけるなす角をθ、最大傾斜点Ｓの傾斜量をＹ、点Ｕ、Ｔにおける傾斜量をそれぞれＹ１、Ｙ２とすると、ｔａｎθ＝（Ｙ２／Ｙ１）、Ｙ＝（Ｙ１／ｃｏｓθ）としてそれぞれの関係を求めることができる。
【００４２】
次に、例えば平面視で点Ｕに一致する基柱が基柱Ｃ１であるとして、ピストン６の傾斜により生じる、基柱Ｃ１及び基柱Ｃ１の直径方向、すなわち基柱Ｃ１の対角線上に位置する基柱Ｃ７に対応する上部ローラ１２及び下部ローラ１３の水平方向の移動量を求める。その場合、例えば図１０に示すように、対向する上部ローラ１２、１２間の距離、すなわちピストン６の直径をＬ、上下一対の上部ローラ１２と下部ローラ１３間の斜辺の長さをＧ、直径Ｌと斜辺Ｇのなす角をβとし、基柱Ｃ１に対応する下部ローラ１３を支点にしてピストン６が例えば傾斜量Ｙ１傾斜することにより図９の時計回りに傾斜角γだけ傾斜したとすると、傾斜角γの影響による基柱Ｃ１に対応する上部ローラ１２の移動量Ｑと、基柱Ｃ７に対応する上部ローラ１３の移動量Ｒ１及び基柱Ｃ７に対応する下部ローラの移動量Ｒ２は、それぞれＱ＝Ｇ×ｃｏｓ（β−γ）−Ｌ、（Ｒ１＋Ｒ２）＝Ｇ×ｃｏｓ（β＋γ）−Ｌ、Ｒ１＝Ｑ＋Ｒ２、ｔａｎγ＝（Ｙ１／Ｌ）と表される。
【００４３】
したがって、各ガイドローラの移動量Ｑ、Ｒ１、Ｒ２に弾性係数Ｋを乗じることで、傾斜量Ｙ１に起因して各ガイドローラユニット１１に発生する荷重を求めることができる。そのため、傾斜量に起因する荷重により図５の表の荷重Ｍを補正することで、より正確な必要移動量ＡＨを求めることができる。これにより、ガイドローラによる側板２への荷重をさらに厳密に調整することが可能となり、ガイドローラユニット１１による自動調芯機能をさらに向上させることができる。なお、他の基柱Ｃでの傾斜量は、上述の角度θの値を各基柱の位置に応じて変化させることで求めることができる。また、例えば点Ｕと基柱Ｃ１に平面視での位置が所定の角度ずれている場合も、その角度に応じて角度θの補正を行えばよい。
【００４４】
以上の実施の形態では、全て固定式のガイドローラを用いていたが、半周分の基柱Ｃ１〜Ｃ６に対応するガイドローラユニット１１には固定式ガイドローラを用い、基柱Ｃ１〜Ｃ６の対角線を挟んで反対側の半周側、すなわち基柱Ｃ７〜Ｃ１２に対応するガイドローラユニット１１には、内蔵するばねによりホルダ本体５の側板２の鉛直方向の凹凸に追従して水平動するばね式ガイドローラを用いてもよい。かかる場合、柱Ｃ７〜Ｃ１２に対応する位置のガイドローラユニット１１がホルダ本体５内面の凹凸を吸収することができるので、ガイドローラユニット１１の自動調芯機構がさらに向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、ガスホルダのピストンの傾斜をガイドローラにより抑制する際に有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１ ガスホルダ
２ 側板
５ ホルダ本体
６ ピストン
７ 屋根
８ 傾斜制御装置
１０ シール機構
１１ ガイドローラユニット
１４ 支持部材
２０ 支持柱
２１ 支持梁
３０ 位置測定手段
３１ 荷重測定手段
３２ 制御装置
３３ 荷重調整機構
３３ａ 移動部
３４ 記憶部
４０ 固定側支持部材
４１ 自由側支持部材
Ｃ 基柱
Ｐ 回廊
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスホルダ周方向に所定の間隔離間して複数組設けられガスホルダの側板内面を外方に押圧するガイドローラを備えたピストンが、ガスホルダ内を昇降する際に傾斜することを抑制するピストンの傾斜抑制方法であって、
前記ピストンが昇降動する際に、前記複数のガイドローラが前記ガスホルダの側板を押圧する荷重を測定し、
前記測定された荷重と、前記ガスホルダ側板の弾性係数とに基づいて、前記ガイドローラによる前記側板への荷重を適正な値とするための、前記ガスホルダの直径方向への必要移動量を求め、
前記ピストンが昇降動する際に、前記ガイドローラの平面視における位置を前記必要移動量に基づいて前記ガスホルダの直径方向に沿って移動させることにより、側板内面を外方に押圧する荷重を調整することを特徴とする、傾斜抑制方法。
【請求項２】
前記測定された荷重と、前記ガイドローラにより前記側板内面を外方に押圧する際の適正荷重との差分を算出し、
前記算出された適正荷重との差分と、前記ガスホルダ側板の弾性係数とに基づいて前記必要移動量を求めることを特徴とする、請求項１に記載の傾斜抑制方法
【請求項３】
前記ガスホルダの対角線を挟んだ一方の半円周側に配置される前記ガイドローラには、固定式ガイドローラが用いられ、他の半円周側に配置される前記ガイドローラには、ばね式ガイドローラが用いていることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の傾斜抑制方法。
【請求項４】
前記ガイドローラは、側面視において相対する面が対称な所定の角度の勾配を有する支持部材により前記ピストンに支持され、
前記ガイドローラの直径方向の位置調整は、前記支持部材を昇降動させることにより行うことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の傾斜抑制方法。
【請求項１】
ガスホルダ周方向に所定の間隔離間して複数組設けられガスホルダの側板内面を外方に押圧するガイドローラを備えたピストンが、ガスホルダ内を昇降する際に傾斜することを抑制するピストンの傾斜抑制方法であって、
前記ピストンが昇降動する際に、前記複数のガイドローラが前記ガスホルダの側板を押圧する荷重を測定し、
前記測定された荷重と、前記ガスホルダ側板の弾性係数とに基づいて、前記ガイドローラによる前記側板への荷重を適正な値とするための、前記ガスホルダの直径方向への必要移動量を求め、
前記ピストンが昇降動する際に、前記ガイドローラの平面視における位置を前記必要移動量に基づいて前記ガスホルダの直径方向に沿って移動させることにより、側板内面を外方に押圧する荷重を調整することを特徴とする、傾斜抑制方法。
【請求項２】
前記測定された荷重と、前記ガイドローラにより前記側板内面を外方に押圧する際の適正荷重との差分を算出し、
前記算出された適正荷重との差分と、前記ガスホルダ側板の弾性係数とに基づいて前記必要移動量を求めることを特徴とする、請求項１に記載の傾斜抑制方法
【請求項３】
前記ガスホルダの対角線を挟んだ一方の半円周側に配置される前記ガイドローラには、固定式ガイドローラが用いられ、他の半円周側に配置される前記ガイドローラには、ばね式ガイドローラが用いていることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の傾斜抑制方法。
【請求項４】
前記ガイドローラは、側面視において相対する面が対称な所定の角度の勾配を有する支持部材により前記ピストンに支持され、
前記ガイドローラの直径方向の位置調整は、前記支持部材を昇降動させることにより行うことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の傾斜抑制方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−６１０７１（Ｐ２０１３−６１０７１Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２５７０６２（Ｐ２０１２−２５７０６２）
【出願日】平成２４年１１月２６日（２０１２．１１．２６）
【分割の表示】特願２００９−６２５１７（Ｐ２００９−６２５１７）の分割
【原出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１１月２６日（２０１２．１１．２６）
【分割の表示】特願２００９−６２５１７（Ｐ２００９−６２５１７）の分割
【原出願日】平成２１年３月１６日（２００９．３．１６）
【出願人】（０００００６６５５）新日鐵住金株式会社 (6,474)
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