CN103747876B - 立式磨机 - Google Patents
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Abstract
在立式磨机中，在壳体(11)内通过沿着铅垂方向的支承轴心将粉碎台(15)支承为能够进行驱动旋转，在该粉碎台(15)的上方通过第一支承轴(17)将粉碎辊(16)支承为旋转自如，且该粉碎辊(16)通过外周面与粉碎台(15)的上表面接触而能够随动旋转，以使粉碎辊(16)相对于粉碎台(15)接近离开自如的方式，通过第二支承轴(19)将对第一支承轴(17)进行支承的支承臂(18)摆动自如地支承于壳体(11)，且设置反力载荷施加装置(20)，其具有填充了磁性流体(35)的阻尼器(31)，通过使磁性流体(35)磁化，而从支承臂(18)对粉碎辊(16)施加与粉碎辊(16)从粉碎台(15)分离的方向相反的反力载荷。
Description
技术领域
本发明涉及将煤或生物物质等固体物粉碎而进行微粉化的立式磨机。
背景技术
在锅炉发电等的燃烧设备中，使用煤或生物物质等固体燃料作为燃料。并且，在利用该煤等作为固体燃料的情况下，例如，通过立式磨机将原煤粉碎来生成煤粉，从而将得到的煤粉作为燃料使用。
该立式磨机构成为：在壳体的下部以能够进行驱动旋转的方式配设有粉碎台，并且在该粉碎台的上表面以能够进行随动旋转且能够施加粉碎载荷的方式配设有多个粉碎辊。因此，当将原煤从供煤管供给到粉碎台上时，原煤在离心力的作用下向整面分散而形成煤层，通过各粉碎辊对该煤层进行按压而将该煤层粉碎，且将通过供给空气干燥并分级后的煤粉向外部排出。
需要说明的是，作为这样的立式磨机，例如，存在下述专利文献1、2中提出的磨机。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开平09-047680号公报
【专利文献2】日本特开2001-017880号公报
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
在上述的现有的立式磨机中，粉碎辊以规定的载荷对旋转的粉碎台进行按压，通过向该粉碎辊与粉碎台之间供给煤块，由此该煤被压碎而成为煤粉。该情况下，粉碎辊通过轴承而旋转自如地支承于支承臂，支承臂在粉碎辊向粉碎台按压的方向上被支承为旋转自如，且装配有用于对该支承臂施加使粉碎辊向粉碎台按压的载荷的按压装置。而且，作为该按压装置，适用弹簧或液压式阻尼器。
然而，在立式磨机中，作为以使粉碎辊向粉碎台按压的方式对支承臂进行施力的按压装置，在使用螺旋弹簧等机械弹簧的情况下，能够使设备结构变得简单，另一方面，由于衰减效果小，因此压碎煤时的振动变大，从而成为其他的结构物的振动激发源而导致噪声产生、耐久性降低。另外，作为按压装置，在使用液压阻尼器的情况下，能够得到大的衰减效果，相反，需要储液器、配管、阀、泵这样的周边设备，从而成为复杂的系统，导致可靠性的降低、装置的成本增高。
发明内容
本发明用于解决上述的课题，其目的在于提供一种能够抑制装置的大型化、复杂化，另一方面，能够抑制噪声的产生、耐久性的降低的立式磨机。
【解决方案】
用于实现上述目的的本发明的立式磨机的特征在于，具备：壳体，其呈中空形状；粉碎台，其在所述壳体内由沿着铅垂方向的支承轴心支承为能够进行驱动旋转；粉碎辊，其配置在所述粉碎台的上方而由第一支承轴支承为旋转自如，且外周面与所述粉碎台的上表面接触而能够进行随动旋转；支承臂，其对所述第一支承轴进行支承，且以使所述粉碎辊的外周面相对于所述粉碎台的上表面接近离开自如的方式摆动自如地由第二支承轴支承于所述壳体；以及反力载荷施加装置，其具有填充了磁性流体的阻尼器，通过使所述磁性流体磁化，而从所述支承臂对所述粉碎辊施加与该粉碎辊从所述粉碎台分离的方向相反的反力载荷。
因此，在固体物进入到粉碎辊与粉碎台之间时，粉碎台的旋转力经由固体物向粉碎辊传递而粉碎辊进行随动旋转，此时，粉碎辊因固体物的侵入而要上升，但由于通过反力载荷施加装置对粉碎辊施加反力载荷，因此粉碎辊能够对固体物施加按压载荷而将其粉碎。这种情况下，由于反力载荷施加装置由填充有磁性流体的阻尼器构成，因此仅通过对磁性流体施加磁场而使其磁化，就能够确保所期望的反力载荷，从而能够抑制装置的大型化、复杂化，另一方面，能够抑制噪声的产生、耐久性的降低。
在本发明的立式磨机中，其特征在于，所述立式磨机设有使所述粉碎辊向接近所述粉碎台的初始位置返回的返回装置。
因此，粉碎辊在因固体物而上升之后，通过返回装置向初始位置返回，因此粉碎辊能够始终对固体物施加按压载荷而将其粉碎。
在本发明的立式磨机中，其特征在于，所述立式磨机设有：检测所述粉碎辊相对于所述粉碎台的位置或所述粉碎辊对所述粉碎台的按压载荷的检测器；以及伴随该检测器的检测值的增加而使所述反力载荷施加装置施加的反力载荷增加的控制装置。
因此，当粉碎辊相对于粉碎台的位置上升，或粉碎辊对粉碎台的按压载荷增加时，控制装置使粉碎辊的反力载荷增加，因此能够相对于固体物的大小或硬度而施加适当的按压载荷。
在本发明的立式磨机中，其特征在于，所述控制装置在所述检测器的检测值超过预先设定的规定值时，使所述反力载荷施加装置施加的反力载荷比预先设定的基准值降低。
因此，在粉碎辊与粉碎台之间混入不能粉碎的异物时，粉碎辊相对于粉碎台的位置比规定值上升，或者粉碎辊对粉碎台的按压载荷比规定值增加，因此，此时通过使粉碎辊的反力载荷比上限值降低，由此能够防止粉碎辊或粉碎台的损伤。
在本发明的立式磨机中，其特征在于，所述控制装置在所述粉碎辊的振动进入到共振区域时，使所述反力载荷施加装置施加的反力载荷增加。
因此，当粉碎辊的振动进入共振区域时，通过使反力载荷增加，从而能够抑制粉碎辊或粉碎台的振动而防止损伤。
在本发明的立式磨机中，其特征在于，所述粉碎辊及所述支承臂沿着所述粉碎台的周向以等间隔设置多个，所述反力载荷施加装置使所述多个粉碎辊中的反力载荷不同。
因此，通过使多个粉碎辊中的反力载荷不同，从而能够对大小或硬度不同的固体物施加适当的按压载荷。
【发明效果】
根据本发明的立式磨机，设置相对于粉碎台能够进行随动旋转的粉碎辊，并且设置对粉碎辊施加反力载荷的反力载荷施加装置，因此能够对粉碎辊施加反力载荷而将固体物适当地粉碎。并且，设置填充有磁性流体的阻尼器作为反力载荷施加装置，从而仅通过使磁性流体磁化，就能够确保所期望的反力载荷，从而能够抑制装置的大型化、复杂化，另一方面，能够抑制噪声的产生、耐久性的降低。
附图说明
图1是表示本发明的实施例1的立式磨机的简要结构图。
图2是表示实施例1的立式磨机中的粉碎辊的排列的俯视图。
图3是表示实施例1的立式磨机中的粉碎辊的支承结构的简图。
图4是表示实施例1的立式磨机中的粉碎辊的按压装置的简图。
图5是表示设定实施例1的立式磨机中的粉碎辊的反力载荷的处理的流程图。
图6是表示实施例1的立式磨机中的与支承臂的旋转角度相对的粉碎辊的反力载荷的坐标图。
图7是表示本发明的实施例2的立式磨机中的粉碎辊的支承结构的简图。
图8是表示本发明的实施例3的立式磨机中的与支承臂的旋转角度相对的粉碎辊的反力载荷的坐标图。
图9是表示本发明的实施例4的立式磨机中的粉碎辊的支承结构的简图。
图10是表示设定本发明的实施例4的立式磨机中的粉碎辊的反力载荷的处理的流程图。
图11是表示本发明的实施例5的立式磨机中的与粉碎辊的振动频率相对的振幅的坐标图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的立式磨机的优选的实施例进行详细地说明。需要说明的是，本发明没有被该实施例限定，并且，在存在多个实施例的情况下，本发明还包括将各实施例组合而构成的情况。
【实施例1】
图1是表示本发明的实施例1的立式磨机的简要结构图，图2是表示实施例1的立式磨机中的粉碎辊的排列的俯视图，图3是表示实施例1的立式磨机中的粉碎辊的支承结构的简图，图4是表示实施例1的立式磨机中的粉碎辊的按压装置的简图，图5是表示设定实施例1的立式磨机中的粉碎辊的反力载荷的处理的流程图，图6是表示实施例1的立式磨机中的与支承臂的旋转角度相对的粉碎辊的反力载荷的坐标图。
实施例1的立式磨机是将煤(原煤)或生物物质等固体物粉碎的设备。在此，生物物质是指能够再生的来自生物的有机性资源，例如为间伐材、废木料、漂流的木材、草类、废弃物、污泥、轮胎及以它们作为原料的再循环燃料(颗粒或片)等，生物物质没有限定为在此提示的物质。
在实施例1的立式磨机10中，如图1及图2所示，壳体11呈立式的圆筒中空形状，在顶板部12的中央部装配有固体物供给管13。该固体物供给管13从未图示的固体物供给装置向壳体11内供给固体物，在壳体11的中心位置沿着上下方向(铅垂方向)配置，且下端部延伸设置到下方。
壳体11在下部设有架台14，在该架台14上以旋转自如的方式配置有粉碎台15。该粉碎台15在壳体11的中心位置与固体物供给管13的下端部对置配置。另外，该粉碎台15通过上下方向(铅垂方向)的轴心而旋转自如，且通过未图示的驱动装置而能够进行驱动旋转。并且，粉碎台15呈中心部高且朝向外侧变低那样的倾斜形状，外周部呈向上方弯曲的形状。
与粉碎台15的上方对置而配置有多个(在本实施例中为3个)粉碎辊16。该各粉碎辊16在粉碎台15的外周部的上方沿周向以均等间隔配置。多个(在本实施例中为3个)第一支承轴17以从壳体11的侧壁朝向中心部侧而向下方倾斜的方式配置，且在前端部经由轴承(图示省略)而将粉碎辊16支承为旋转自如。即，各粉碎辊16在粉碎台15的上方以上部向壳体11的中心部侧倾斜的状态被支承为旋转自如。
多个(在本实施例中为3个)支承臂18通过中间部沿着水平方向的第二支承轴19而以向上下摆动自如的方式支承于壳体11的侧壁。并且，各支承臂18对在前端部装配有粉碎辊16的第一支承轴17的基端部进行支承。即，通过使各支承臂18以第二支承轴19为支点而向上下摆动，从而各粉碎辊16被支承为相对于粉碎台15的上表面接近离开自如。并且，在各粉碎辊16的外周面与粉碎台15的上表面接触的状态下使该粉碎台15旋转时，各粉碎辊16能够从粉碎台15受到旋转力而进行随动旋转。
另外，各支承臂18中，对于上端部18a设置施加各粉碎辊16的反力载荷的反力载荷施加装置20，另一方面，对于下端部18b设置限动件21。虽然在后面叙述，但该反力载荷施加装置20从支承臂18对粉碎辊16施加与该粉碎辊16从粉碎台15分离的方向相反的反力载荷。限动件21是经由支承臂18对粉碎辊16能够向下方转动的量进行限制的构件。该反力载荷施加装置20和限动件21设置在壳体11上。
各粉碎辊16在其与粉碎台15之间将固体物粉碎，需要在粉碎辊16的外周面与粉碎台15的上表面之间确保规定间隙，并且需要对固体物作用规定的按压载荷。因此，通过限动件21来规定支承臂18的转动位置(初始位置)，由此在粉碎辊16的外周面与粉碎台15的上表面之间确保能够取入固体物并将其粉碎的规定间隙。并且，通过反力载荷施加装置20施加与粉碎辊16从粉碎台15分离的方向相反的反力载荷，由此在固体物进入到粉碎辊16与粉碎台15的间隙中时，抑制粉碎辊16的上升而将固体物粉碎。
即，当将固体物供给到粉碎台15的中心部时，该固体物在离心力的作用下向外周侧移动，向各粉碎辊16与粉碎台15的间隙进入。在此，各粉碎辊16因固体物而要上升，但由于通过反力载荷施加装置20施加反力载荷，因此各粉碎辊16不上升而对固体物施加按压载荷。在此，粉碎辊16被从粉碎台15经由固体物传递旋转力而进行旋转，并且能够对固体物作用按压载荷而将其粉碎。
另外，壳体11在下部设有位于粉碎台15的外周边而送入一次空气的入口端口22。另外，壳体11在上部设有位于固体物供给管13的外周边而对粉碎后的固体物(以下，称为粉碎物)进行分级的旋转式分选机(分级装置)23，并且在顶板部12设有将分级后的粉碎物排出的出口端口24。而且，壳体11在下部设有异物排出管25，该异物排出管25使混在固体物中的小石块或金属片等异物(溢出物(spillage))从粉碎台15的外周部落下而将其排出。
在此，对反力载荷施加装置20进行详细地说明。如图3及图4所示，反力载荷施加装置20具有填充了磁性流体的阻尼器31，通过使该磁性流体磁化来对粉碎辊16施加反力载荷。该阻尼器31具有呈中空形状的液压缸3、在液压缸32内移动自如的活塞33、一端部固定于活塞33且另一端部从液压缸32向外部延伸出的杆34，在液压缸32内填充有磁性流体(MR流体)35。另外，在与活塞33对置的液压缸32的外周部设有电磁铁(线圈)36，在该电磁铁36上连接有电源装置37。
因此，在未通过电源装置37对电磁铁36施加电流时，磁性流体35处于未磁化状态，因此活塞33能够几乎无阻力地移动。另一方面，在通过电源装置37对电磁铁36施加电流时，磁性流体35处于磁化状态，因此在各粒子间产生结合力而粘性增加，从而活塞33在移动时，作用有规定的阻力、即反力载荷。
另外，反力载荷施加装置20具有阻尼器31以及压缩螺旋弹簧38，该压缩螺旋弹簧38作为使粉碎辊16向接近粉碎台15的初始位置返回的返回装置。阻尼器31和压缩螺旋弹簧38以并联状态配置，阻尼器31中的液压缸32和压缩螺旋弹簧38的一端部与呈中空形状的外壳39连结，该外壳39固定于壳体11。另一方面，阻尼器31中的杆34和压缩螺旋弹簧38的另一端部与连结构件40连结，该连结构件40的按压部41与支承臂18的上端部18a抵接。即，压缩螺旋弹簧38对支承臂18进行支承，并对支承臂18向图3中顺时针方向、即、使粉碎辊16接近粉碎台15的方向施力。
需要说明的是，在该实施例中，作为使粉碎辊16向接近粉碎台15的初始位置返回的返回装置而设有压缩螺旋弹簧38，但由于粉碎辊16能够在其自重的作用下向初始位置返回，因此压缩螺旋弹簧38的作用力只要为能够使工作的阻尼器31向原来的位置返回、即能够使按压部41向与支承臂18的上端部18a抵接的位置返回的大小即可。另外，若在连结构件40上未设置按压部41，而将连结构件40和支承臂18的上端部18a连结，则由于支承臂18在粉碎辊16等的自重的作用下向初始位置返回，因此也可以不需要返回装置(压缩螺旋弹簧38)。
另外，在支承臂18与第二支承轴19之间设有对支承臂18的旋转角度进行检测的旋转角度传感器(检测器)42。控制装置43基于旋转角度传感器42的检测值来对反力载荷施加装置20进行控制，从而调整粉碎辊16的反力载荷。具体而言，当支承臂18的从初始位置的旋转角度增加时、即粉碎辊16相对于粉碎台15从初始位置上升时，控制装置43使粉碎辊16的反力载荷增加。
即，当固体物进入到粉碎辊16与粉碎台15的间隙时，粉碎辊16因该固体物而上升，此时，固体物越大，粉碎辊16的上升量越大。即，固体物越大，粉碎辊16为了将该固体物粉碎而需要越大的按压载荷。因此，粉碎辊16的上升量越大，越增加反力载荷施加装置20对粉碎辊16施加的反力载荷，由此不论固体物的大小如何，都能够将该固体物适当地粉碎。
需要说明的是，在上述的说明中，作为检测器，适用了对支承臂18的旋转角度进行检测的旋转角度传感器42，但没有限定于此。例如，作为检测器，也可以适用检测粉碎辊16对粉碎台15的按压载荷的载荷传感器(测力传感器)。
另外，反力载荷施加装置20为填充有磁性流体35的阻尼器31，使磁性流体35磁化而进行工作，该反力载荷施加装置20可能使周边的各种设备磁化而吸附固体物(原煤)中含有的粉尘。因此，优选设置防尘装置，该防尘装置防止向粉碎台15上供给的固体物中含有的粉尘(磁性体)向构成反力载荷施加装置20的阻尼器31侧侵入的情况。例如，作为该防尘装置，只要至少使作为驱动杆的按压部41由非磁性体形成即可。作为构成该非磁性体的非磁性构件，例如适用不锈钢(SUS)或合成树脂等。需要说明的是，作为防尘装置，只要至少使按压部41为非磁性构件即可，但优选将阻尼器31的液压缸32或杆34、连结构件40、第一支承轴17、支承臂18、第二支承轴19等由非磁性构件形成。
在此，基于图1的整体图及图5的流程图，对上述的实施例1的立式磨机10的工作、尤其是反力载荷的设定控制进行详细地说明。
在立式磨机10中，如图1所示，当将原煤等固体物从固体物供给管13向壳体11内供给时，该固体物被供给到粉碎台15上的中心部。此时，由于粉碎台15以规定的速度旋转，因此供给到粉碎台15上的中心部的固体物在离心力的作用下以向外周分散的方式移动，从而在粉碎台15的整面上形成固定的固体物层。即，固体物进入到各粉碎辊16与粉碎台15之间。
于是，粉碎台15的旋转力经由固体物而向各粉碎辊16传递，伴随粉碎台15的旋转而粉碎辊16进行旋转。此时，各粉碎辊16因固体物而要上升，但由于通过反力载荷施加装置20施加反力载荷，因此上升动作被抑制而对固体物施加按压载荷。因此，各粉碎辊16对粉碎台15上的固体物进行按压将其粉碎。需要说明的是，各粉碎辊16虽然因进入到各粉碎辊16与粉碎台15之间的固体物的大小或硬度而克服反力载荷略微上升，但在粉碎辊16的自重、压缩螺旋弹簧38的作用力的作用下向初始位置返回。
在通过这样的粉碎辊16进行的固体物的粉碎时，控制装置43基于旋转角度传感器42的检测值来对反力载荷施加装置20进行控制，从而调整粉碎辊16的反力载荷。即，如图5所示，在步骤S11中，旋转角度传感器42对支承臂18的旋转角度进行检测，在步骤S12中，控制装置43基于支承臂18的旋转角度来设定粉碎辊16的反力载荷。
这种情况下，控制装置43使用图6的映射来设定粉碎辊16的反力载荷。即，如图6所示，支承臂18的旋转角度(粉碎辊16的上升量)θ越大，将反力载荷施加装置20对粉碎辊16施加的反力载荷F设定得越大。在该映射中，在支承臂18的旋转角度θ1之前，反力载荷F的增加率设定得小，在支承臂18的旋转角度θ1～θ2，将反力载荷F的增加率设定得大。之后，在支承臂18的旋转角度θ2～θ3，使反力载荷F的增加率变小，在支承臂18的旋转角度θ3以上，使反力载荷F固定。在此，粉碎辊16能够粉碎固体物的反力载荷F为反力载荷Fs，因此将支承臂18的旋转角度θ1～θ2的反力载荷F的增加率设定得大。另外，粉碎辊16可能产生损伤的反力载荷F的上限值为反力载荷FL，因此将支承臂18的旋转角度θ2～θ3的反力载荷F的增加率设定得小，并将支承臂18的旋转角度θ3以上的反力载荷F设定为固定。
然后，返回图5，若在步骤S12中设定了粉碎辊16的反力载荷，则在步骤S13中，在反力载荷施加装置20中设定电源装置37对电磁铁36施加的施加电流。需要说明的是，与粉碎辊16的反力载荷相对的电源装置37对电磁铁36施加的施加电流可以预先通过实验等求出，也可以根据需要而预先映射化。然后，在步骤S14中，控制装置43控制电源装置37，来对电磁铁36施加规定的电流，由此将磁性流体35磁化而使阻尼器31工作，来对粉碎辊16作用规定的反力载荷。
这种情况下，当固体物进入到各粉碎辊16与粉碎台15之间时，粉碎辊16上升，因此粉碎辊16的反力载荷增加，从而对固体物施加按压载荷而将其粉碎。当粉碎辊16将固体物粉碎时，粉碎辊16下降，因此粉碎辊16的反力载荷减小，粉碎辊16在自重的作用下向初始位置返回，并且支承臂18通过压缩螺旋弹簧38的作用力而向初始位置返回。通过上述步骤的反复进行，粉碎辊16将固体物连续粉碎。
之后，由粉碎辊16粉碎后的固体物成为粉碎物，通过从入口端口22送入到壳体11内的一次空气进行干燥的同时上升。该上升后的粉碎物由旋转式分选机23分级，粗粉落下而再次返回到粉碎台15上来进行再粉碎。另一方面，细粒粉通过旋转式分选机23，并搭乘于气流而从出口端口24排出。另外，混在固体物中的小石块或金属片等溢出物在粉碎台15的离心力的作用下从外周部向外方落下，并通过异物排出管25排出。
这样，在实施例1的立式磨机中，在壳体11内通过沿着铅垂方向的支承轴心将粉碎台15支承为能够进行驱动旋转，且在该粉碎台15的上方通过第一支承轴17将粉碎辊16支承为旋转自如，该粉碎辊16通过外周面与粉碎台15的上表面接触而能够进行随动旋转，以使粉碎辊16相对于粉碎台15接近离开自如的方式，通过第二支承轴19将对第一支承轴17进行支承的支承臂18以摆动自如的方式支承于壳体11，且设有反力载荷施加装置20，该反力载荷施加装置20具有填充了磁性流体35的阻尼器31，通过使磁性流体35磁化，而从支承臂18对粉碎辊16施加与粉碎辊16从粉碎台15分离的方向相反的反力载荷。
因此，在固体物进入到粉碎辊16与粉碎台15之间时，粉碎台15的旋转力经由固体物向粉碎辊16传递而粉碎辊16进行随动旋转，此时，虽然粉碎辊16因固体物的侵入而要上升，但由于通过反力载荷施加装置20对粉碎辊16施加反力载荷，因此粉碎辊16能够对固体物施加按压载荷而将其粉碎。这种情况下，由于反力载荷施加装置20通过填充有磁性流体35的阻尼器31构成，因此仅通过对磁性流体35施加磁场而使其磁化，就能够确保所期望的反力载荷，从而能够抑制装置的大型化、复杂化，另一方面，能够抑制噪声的产生、耐久性的降低。
另外，在实施例1的立式磨机中，设有作为使粉碎辊16向接近粉碎台15的初始位置返回的返回装置的压缩螺旋弹簧38。因此，粉碎辊16在因固体物而上升之后，通过压缩螺旋弹簧38而向初始位置返回，因此粉碎辊16能够始终对固体物施加按压载荷而将其粉碎。
另外，在实施例1的立式磨机中，作为检测粉碎辊16相对于粉碎台15的位置的检测器，设置对支承臂18的旋转角度进行检测的旋转角度检测传感器42，伴随旋转角度检测传感器42的检测值增加，而该控制装置43使反力载荷施加装置20施加的反力载荷增加。因此，若粉碎辊16相对于粉碎台15上升，则控制装置43使粉碎辊16的反力载荷增加，因此能够相对于固体物的大小或硬度而施加适当的按压载荷。
【实施例2】
图7是表示本发明的实施例2的立式磨机中的粉碎辊的支承结构的简图。需要说明的是，在与上述的实施例具有同样的功能的构件上标注同一符号并省略详细的说明。
在实施例2的立式磨机中，如图7所示，粉碎台15设置在壳体11内，且能够进行驱动旋转。与该粉碎台15的上方对置而配置有多个粉碎辊16，该粉碎辊16由第一支承轴17支承为旋转自如。支承臂51通过第二支承轴19而以向上下摆动自如的方式支承于壳体11，且该支承臂51对在前端部装配有粉碎辊16的第一支承轴17的基端部进行支承。
该支承臂51中，对于上端部51a设置施加各粉碎辊16的反力载荷的反力载荷施加装置52，另一方面，对于下端部58b设置限动件21。该反力载荷施加装置52从支承臂51对粉碎辊16施加与该粉碎辊16从粉碎台15分离的方向相反的反力载荷，且该反力载荷施加装置52由填充有磁性流体35的阻尼器31构成。另外，支承臂51作为使粉碎辊16向接近粉碎台15的初始位置返回的返回装置而发挥功能。即，支承臂51中，从第二支承轴19向上方延伸出的臂部51c作为弹性构件而发挥功能，对支承臂51进行支承，且对支承臂51向图7中的顺时针方向、即、使粉碎辊16接近粉碎台15的方向施力。这种情况下，为了确保臂部51c的充分的刚性，优选使臂部51c在厚度方向(图7的与纸面正交方向)上厚且在宽度方向(图7的左右方向)上薄。并且，阻尼器31的按压部41与支承臂51的上端部51a抵接，但按压部41也可以与支承臂51的上端部51a连结。
另外，旋转角度传感器42设置在支承臂51与第二支承轴19之间，对支承臂51的旋转角度进行检测，控制装置43基于该旋转角度传感器42的检测值来控制反力载荷施加装置52，从而调整粉碎辊16的反力载荷。具体而言，当支承臂51的从初始位置的旋转角度增加时、即粉碎辊16相对于粉碎台15从初始位置上升时，控制装置43使粉碎辊16的反力载荷增加。
因此，当将固体物供给到粉碎台15上的中心部时，该固体物在离心力的作用下以向外周分散的方式进行移动，从而向粉碎辊16与粉碎台15之间进入。于是，粉碎台15的旋转力经由固体物而向各粉碎辊16传递，伴随粉碎台15的旋转而粉碎辊16进行旋转。此时，各粉碎辊16因固体物而要上升，但由于通过反力载荷施加装置52施加反力载荷，因此上升动作被抑制而对固体物施加按压载荷。因此，各粉碎辊16对粉碎台15上的固体物进行按压而将其粉碎。此时，各粉碎辊16虽然因进入到各粉碎辊16与粉碎台15之间的固体物的大小或硬度而克服反力载荷略微上升，但当将固体物粉碎时，各粉碎辊16在自重的作用下向初始位置返回，同时，支承臂51在臂部51c的弹性力的作用下向初始位置返回。
这样，在实施例2的立式磨机中，设置经由支承臂51对粉碎辊16施加反力载荷的反力载荷施加装置52，并且作为使粉碎辊16向接近粉碎台15的初始位置返回的返回装置，而将支承臂51的臂部51c作为弹性构件。
因此，作为返回装置，未设置弹簧等其他构件，而将支承臂51的臂部51c作为弹性构件来发挥功能，由此能够实现结构的简化、低成本化。
【实施例3】
图8是表示本发明的实施例3的立式磨机中的与支承臂的旋转角度相对的粉碎辊的反力载荷的坐标图。需要说明的是，本实施例的立式磨机的基本的结构为与上述的实施例1大致同样的结构，使用图3进行说明，并且在与上述的实施例具有同样的功能的构件上标注同一符号并省略详细的说明。
在实施例3的立式磨机中，如图3所示，粉碎台15设置在壳体11内，且能够进行驱动旋转。与该粉碎台15的上方对置而配置有多个粉碎辊16，该粉碎辊16由第一支承轴17支承为旋转自如。支承臂18通过第二支承轴19而以向上下摆动自如的方式支承于壳体11，且该支承臂18对在前端部装配有粉碎辊16的第一支承轴17的基端部进行支承。
该支承臂18中，对于上端部18a设置施加各粉碎辊16的反力载荷的反力载荷施加装置20，另一方面，对于下端部18b设置限动件21。该反力载荷施加装置20从支承臂18对粉碎辊16施加与该粉碎辊16从粉碎台15分离的方向相反的反力载荷，且该反力载荷施加装置20由填充有磁性流体35的阻尼器31构成。另外，反力载荷施加装置20与阻尼器31一起地设有压缩螺旋弹簧38，该压缩螺旋弹簧38作为使粉碎辊16向接近粉碎台15的初始位置返回的返回装置。
另外，旋转角度传感器42设置在支承臂18与第二支承轴19之间，对支承臂18的旋转角度进行检测，控制装置43基于该旋转角度传感器42的检测值来控制反力载荷施加装置20，从而调整粉碎辊16的反力载荷。具体而言，当支承臂18的从初始位置的旋转角度增加时、即粉碎辊16相对于粉碎台15从初始位置上升时，控制装置43使粉碎辊16的反力载荷增加。
这种情况下，控制装置43使用图8的映射来设定粉碎辊16的反力载荷。即，如图8所示，控制装置43基于支承臂18的旋转角度来设定反力载荷施加装置20对粉碎辊16施加的反力载荷，但在本实施例中，由于设置三个粉碎辊16，因此设定三种支承臂18的旋转角度与粉碎辊16的反力载荷的关系坐标图M1、M2、M3。即，在该映射中，虽然支承臂18的旋转角度θ1、θ11、θ21处的反力载荷F的大小、支承臂18的旋转角度θ2、θ12、θ22处的反力载荷F的大小、支承臂18的旋转角度θ3、θ13、θ23处的反力载荷F的大小相同，但反力载荷F的增加率变更的时刻不同。因此，反力载荷施加装置20以使三个粉碎辊16中的反力载荷不同的方式进行设定。
因此，当将固体物供给到粉碎台15上的中心部时，该固体物在离心力的作用下以向外周分散的方式进行移动，从而向粉碎辊16与粉碎台15之间进入。于是，粉碎台15的旋转力经由固体物而向各粉碎辊16传递，伴随粉碎台15的旋转而粉碎辊16进行旋转。此时，各粉碎辊16因固体物而要上升，但由于通过反力载荷施加装置20施加反力载荷，因此上升动作被抑制而对固体物施加按压载荷。因此，各粉碎辊16对粉碎台15上的固体物进行按压而将其粉碎。此时，由于对三个粉碎辊16作用不同的反力载荷，因此即使供给不同的大小或硬度的固体物，各粉碎辊16也将不同的大小或硬度的固体物适当地粉碎。
这样，在实施例3的立式磨机中，在粉碎台15上方沿周向以等间隔设置三个粉碎辊16，反力载荷施加装置20以使各粉碎辊16中的反力载荷不同的方式进行设定。
因此，多个粉碎辊16能够对大小或硬度分别不同的固体物施加适当的按压载荷，能够可靠地粉碎固体物。
【实施例4】
图9是表示本发明的实施例4的立式磨机中的粉碎辊的支承结构的简图，图10是表示设定本发明的实施例4的立式磨机中的粉碎辊的反力载荷的处理的流程图。需要说明的是，在与上述的实施例具有同样的功能的构件上标注同一符号并省略详细的说明。
在实施例4的立式磨机中，如图9所示，粉碎台15设置在壳体11内，且能够进行驱动旋转。与该粉碎台15的上方对置而配置有多个粉碎辊16，该粉碎辊16由第一支承轴17支承为旋转自如。支承臂18通过第二支承轴19以向上下摆动自如的方式支承于壳体11，且该支承臂18对在前端部装配有粉碎辊16的第一支承轴17的基端部进行支承。
该支承臂18中，对于上端部18a设置施加各粉碎辊16的反力载荷的反力载荷施加装置20，另一方面，对于下端部18b设置限动件21。该反力载荷施加装置20从支承臂18对粉碎辊16施加与该粉碎辊16从粉碎台15分离的方向相反的反力载荷，且该反力载荷施加装置20由填充有磁性流体35的阻尼器31构成。另外，反力载荷施加装置20设有阻尼器31和压缩螺旋弹簧38，该压缩螺旋弹簧38作为使粉碎辊16向接近粉碎台15的初始位置返回的返回装置。
另外，旋转角度传感器42设置在支承臂18与第二支承轴19之间，对支承臂18的旋转角度进行检测，控制装置43基于该旋转角度传感器42的检测值来控制反力载荷施加装置20，从而调整粉碎辊16的反力载荷。具体而言，当支承臂18的从初始位置的旋转角度增加时、即粉碎辊16相对于粉碎台15从初始位置上升时，控制装置43使粉碎辊16的反力载荷增加。
另外，在粉碎辊16与第一支承轴17之间设有检测粉碎辊16对粉碎台15的按压载荷的载荷传感器(检测器)61。控制装置43基于载荷传感器61的检测值来控制反力载荷施加装置20，从而调整粉碎辊16的反力载荷。具体而言，控制装置43在粉碎辊16的按压载荷超过预先设定的上限值(规定值)时，使反力载荷施加装置20施加的反力载荷比预先设定的下限值(基准值)降低。
即，当固体物向粉碎辊16与粉碎台15的间隙进入时，粉碎辊16因该固体物而上升，因此反力载荷施加装置20使粉碎辊16的反力载荷增加，由此使对固体物的按压载荷增加，从而将该固体物适当地粉碎。然而，在固体物为溢出物且无法通过粉碎辊16粉碎时，若粉碎辊16因该固体物(溢出物)而上升，且反力载荷施加装置20使粉碎辊16的反力载荷增加，则在粉碎辊16或粉碎台15上作用过大的力，可能无法将固体物(溢出物)粉碎而使粉碎辊16或粉碎台15发生损伤。因此，控制装置43在粉碎辊16的按压载荷超过对粉碎辊16或粉碎台15带来损伤的上限值时，使反力载荷施加装置20施加的反力载荷比能够使溢出物容易通过粉碎辊16与粉碎台15之间那样的下限值小。
需要说明的是，在上述的说明中，作为检测器，适用检测粉碎辊16对粉碎台15的按压载荷的载荷传感器61，但没有限定于此。例如，作为检测器，可以适用检测第一支承轴17或支承臂18的载荷或变形(应变)等的传感器，并且还可以适用检测支承臂18的旋转角度的旋转角度传感器42。
因此，当将固体物供给到粉碎台15上的中心部时，该固体物在离心力的作用下以向外周分散的方式进行移动，从而向粉碎辊16与粉碎台15之间进入。于是，粉碎台15的旋转力经由固体物而向各粉碎辊16传递，伴随粉碎台15的旋转而粉碎辊16进行旋转。此时，各粉碎辊16因固体物而要上升，但由于通过反力载荷施加装置20施加反力载荷，因此上升动作被抑制而对固体物施加按压载荷。因此，各粉碎辊16对粉碎台15上的固体物进行按压而将其粉碎。
在通过这样的粉碎辊16进行的固体物的粉碎时，控制装置43基于旋转角度传感器42及载荷传感器61的检测值来控制反力载荷施加装置20，从而调整粉碎辊16的反力载荷。即，如图10所示，在步骤S21中，旋转角度传感器42检测支承臂18的旋转角度，在步骤S22中，控制装置43基于支承臂18的旋转角度来设定粉碎辊16的反力载荷。
然后，在步骤S23中，载荷传感器61检测粉碎辊16对粉碎台15的按压载荷，在步骤S24中，控制装置43判定粉碎辊16的按压载荷是否超过上限值。在此，若判定为粉碎辊16的按压载荷未超过上限值，则直接向步骤S26转移，若判定为粉碎辊16的按压载荷超过上限值，则在步骤S25中，使在步骤S22中设定的粉碎辊16的反力载荷比下限值降低，之后向步骤S26转移。
然后，在步骤S26中，在反力载荷施加装置20中设定电源装置37对电磁铁36施加的施加电流。在步骤S27中，控制装置43控制电源装置37，来对电磁铁36施加规定的电流，由此将磁性流体35磁化而使阻尼器31工作，来对粉碎辊16作用规定的反力载荷。
因此，当固体物进入到各粉碎辊16与粉碎台15之间时，粉碎辊16上升，因此粉碎辊16的反力载荷增加，对固体物施加按压载荷而将其粉碎。当粉碎辊16将固体物粉碎时，粉碎辊16下降，因此粉碎辊16的反力载荷减少，粉碎辊16在自重的作用下向初始位置返回，并且支承臂18在压缩螺旋弹簧38的作用力的作用下向初始位置返回。通过上述步骤的反复进行，粉碎辊16将固体物连续粉碎。
另一方面，当溢出物进入到各粉碎辊16与粉碎台15之间时，粉碎辊16较大地上升，且按压载荷变大，因此粉碎辊16的反力载荷降低。因而，溢出物容易通过各粉碎辊16与粉碎台15之间，不会对粉碎辊16或粉碎台15带来损伤。
这样，在实施例4的立式磨机中，在固体物进入到粉碎辊16与粉碎台15之间时，若粉碎辊16的按压载荷超过上限值，则使粉碎辊16的反力载荷降低。
因此，在粉碎辊16与粉碎台15之间混入不能粉碎的异物时，粉碎辊16对粉碎台15的按压载荷比上限值增加，因此，此时使粉碎辊16的反力载荷比下限值降低，由此能够将粉碎辊16或粉碎台15的损伤防患于未然。
【实施例5】
图11是表示本发明的实施例5的立式磨机中的与粉碎辊的振动频率相对的振幅的坐标图。需要说明的是，本实施例的立式磨机的基本的结构为与上述的实施例1大致同样的结构，使用图3进行说明，并且在与上述的实施例具有同样的功能的构件上标注同一符号并省略详细的说明。
在实施例5的立式磨机中，如图3所示，粉碎台15设置在壳体11内，且能够进行驱动旋转。与该粉碎台15的上方对置而配置有多个粉碎辊16，该粉碎辊16由第一支承轴17支承为旋转自如。支承臂18通过第二支承轴19以向上下摆动自如的方式支承于壳体11，且该支承臂18对在前端部装配有粉碎辊16的第一支承轴17的基端部进行支承。
该支承臂18中，对于上端部18a设置施加各粉碎辊16的反力载荷的反力载荷施加装置20，另一方面，对于下端部18b设置限动件21。该反力载荷施加装置20从支承臂18对粉碎辊16施加与该粉碎辊16从粉碎台15分离的方向相反的反力载荷，且该反力载荷施加装置20由填充有磁性流体35的阻尼器31构成。另外，反力载荷施加装置20设有阻尼器31以及压缩螺旋弹簧38，该压缩螺旋弹簧38作为使粉碎辊16向接近粉碎台15的初始位置返回的返回装置。
另外，旋转角度传感器42设置在支承臂18与第二支承轴19之间，对支承臂18的旋转角度进行检测，控制装置43基于该旋转角度传感器42的检测值来控制反力载荷施加装置20，从而调整粉碎辊16的反力载荷。具体而言，当支承臂18的从初始位置的旋转角度增加时、即粉碎辊16相对于粉碎台15从初始位置上升时，控制装置43使粉碎辊16的反力载荷增加。
另外，控制装置43在粉碎辊16的振动进入共振区域时，使反力载荷施加装置20施加的反力载荷增加。即，在立式磨机的运转刚开始之后或即将运转停止之前，在预想为粉碎辊16的振动进入到与粉碎台15的振动发生共振的共振区域的情况下，预先通过反力载荷施加装置20对粉碎辊16作用反力载荷。通过该操作来抑制粉碎辊16与粉碎台15的共振，从而将粉碎辊16或粉碎台15的损伤防患于未然。
其结果是，如图11所示，在规定的频率f下粉碎辊16与粉碎台15的共振点一致时，通过反力载荷施加装置20对粉碎辊16作用反力载荷，由此能够使振幅AH降低到振幅AL。
这样，在实施例5的立式磨机中，在粉碎辊16的振动进入到共振区域时，使反力载荷施加装置20施加的反力载荷增加。
因此，当粉碎辊16的振动进入共振区域时，通过使反力载荷增加，从而能够抑制粉碎辊16或粉碎台15的振动而防止损伤。
需要说明的是，在上述的各实施例中，对于一个粉碎台15设置了三个粉碎辊16，但对其个数没有限定。另外，虽然将粉碎辊16形成为轮胎形状，但也可以形成为使前端部侧的直径变小那样的圆锥台形状，对其形状没有限定。
【符号说明】
11 壳体
13 固体物供给管
15 粉碎台
16 粉碎辊
17 第一支承轴
18、51支承臂
19 第二支承轴
20、52反力载荷施加装置
21 限动件
38 压缩螺旋弹簧(返回装置)
42 旋转角度传感器(检测器)
43 控制装置
61 载荷传感器(检测器)
Claims (5)
1.一种立式磨机，其特征在于，具备：
壳体，其呈中空形状；
粉碎台，其在所述壳体内由沿着铅垂方向的支承轴心支承为能够进行驱动旋转；
粉碎辊，其配置在所述粉碎台的上方而由第一支承轴支承为旋转自如，且外周面与所述粉碎台的上表面接触而能够进行随动旋转；
支承臂，其对所述第一支承轴进行支承，且以使所述粉碎辊的外周面相对于所述粉碎台的上表面接近离开自如的方式摆动自如地由第二支承轴支承于所述壳体；以及
反力载荷施加装置，其具有填充了磁性流体的阻尼器，且由阻尼器及压缩螺旋弹簧构成，该阻尼器通过使所述磁性流体磁化，而从所述支承臂对所述粉碎辊施加与该粉碎辊从所述粉碎台分离的方向相反的反力载荷，该压缩螺旋弹簧与所述阻尼器以并联状态配置并使工作的所述阻尼器向原来的位置返回。
2.根据权利要求1所述的立式磨机，其特征在于，
所述立式磨机还包括：检测所述粉碎辊相对于所述粉碎台的位置或所述粉碎辊对所述粉碎台的按压载荷的检测器；以及伴随该检测器的检测值的增加而使所述反力载荷施加装置施加的反力载荷增加的控制装置。
3.根据权利要求2所述的立式磨机，其特征在于，
所述控制装置在所述检测器的检测值超过预先设定的规定值时，使所述反力载荷施加装置施加的反力载荷比预先设定的基准值降低。
4.根据权利要求2所述的立式磨机，其特征在于，
所述控制装置在所述粉碎辊的振动进入到共振区域时，使所述反力载荷施加装置施加的反力载荷增加。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的立式磨机，其特征在于，
所述粉碎辊及所述支承臂沿着所述粉碎台的周向以等间隔设置多个，所述反力载荷施加装置使所述多个粉碎辊中的反力载荷不同。
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