JP2011143325A - 竪型粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転テーブル上で原料を微粉砕する際に、嵩高くなった原料層を効果的に脱気して粉砕するに好適な竪型粉砕機を提供する。
【解決手段】 本発明によれば、粉砕ローラの回転軸の同軸上において回転テーブルの内周側に補助ローラを配設するとともに、該補助ローラの周面に該補助ローラの回転軸線の方向から傾いた溝部を形成した。本発明は前記構成により、補助ローラを通過しないまま粉砕ローラで粉砕される原料等の割合を減少させることができるとともに、該補助ローラにガス排出用の溝部を形成することによって、脱気の際に原料層の中から流れ出る多量の空気を、補助ローラの下方から排出することができる。その結果、従来技術で問題となる可能性のあった補助ローラと原料層の間に滞留した空気が原因となって発生するスリップ等も抑制することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主に石炭、オイルコークス、スラグ、クリンカー、石灰石、その他の無機原料、又バイオマス等の有機原料を粉砕するに好適な竪型粉砕機に係わり、特に、原料を微粉砕するに好適な竪型粉砕機に関する。

従来から、石炭等を粉砕する装置として、竪型粉砕機（竪型ミル、或いは竪型ローラミルと称されることもある）と呼ばれる粉砕機が広く用いられている。図９に竪型粉砕機の１例を示す。
ここで、竪型粉砕機は、原料を効率的に微粉砕することができるという優れた特性を有している反面、原料の種類や粉砕条件によって、異常振動が発生するという問題点を有していた。竪型粉砕機に発生する異常振動は、様々な原因によって誘発されるために、その振動原因に応じた様々な対策を講じる必要がある。そのため、竪型粉砕機について、従来から数多くの異常振動防止対策が提案されている。

例えば、異常振動が発生し易くなる状況として、原料を微粉砕するために機内で原料を繰り返し粉砕するようなケースが知られている。
なぜなら、原料を微粉砕する際には、竪型粉砕機内で繰り返し原料を粉砕する必要がある。機内で繰り返し粉砕される原料は、循環原料と呼ばれるが、循環原料の粒径は、竪型粉砕機に新たに投入された粉砕前の原料に比較すれば、当然に小さい。

竪型粉砕機で、細かな製品を得ようとすればするほど、前述した循環原料は、小さくなる傾向にあるが、粒子は細粒になればなるほど多量の空気を抱え込むという性質を持っている。即ち、原料を微粉砕しようとすれば、循環原料の量が増えるので、回転テーブル上の原料層は、粒径の小さな細かな原料を多く含み、その結果として、空隙率の高い、所謂、嵩高い状態（嵩密度としては低い状態）になる。

前述した嵩高い原料層は、空気を大量に含んでいるために、粉砕ローラ等が滑りやすい状態になり、見かけ上において、原料層の摩擦係数が小さくなって滑りやすいような状況になる。そのため、嵩高い原料層を、粉砕ローラによって一挙に粉砕しようとすれば、回転テーブル上の原料層の上で粉砕ローラが滑ってスリップすることによって、粉砕ローラの回転が不規則になり、その結果、異常振動が発生するという問題が生じた。

なお、異常振動を防止する方法の一つとして、特許文献１に開示されるような従来技術が公知である。特許文献１に開示の従来技術は、補助ローラを用いて回転テーブル上の原料層を脱気し、一旦、圧密化してから、粉砕ローラに噛み込ませるという技術である。

特開平２−１７４９４６号公報

ここで、特許文献１に開示された従来技術は、振動を防止すると言う点で、一定の効果が期待できると記載されている。
しかし、特許文献１に開示された従来技術においては、粉砕ローラと補助ローラを、回転テーブルの同一円周上に配しているため、補助ローラと粉砕ローラを交互に並べて配さなければならない。そのため、例えば、補助ローラを設置しなければ、粉砕ローラを４個配することのできる回転テーブルについて、補助ローラを配した場合は、補助ローラにスペースを取られて、粉砕ローラが２個しか設置できないというケースも多く、回転テーブルの大きさを効率的に生かすことができなかった。
また、粉砕ローラと補助ローラを、回転テーブルの同一円周上に配しているため、一部ではあるが、補助ローラを通過しないまま粉砕ローラに到達して粉砕される原料、或いは、補助ローラを通過しても粉砕ローラを通過せずに回転テーブルから落下する原料等が存在し、粉砕の効率を低下させるという可能性があった。

なお、補助ローラを原料層に押しつける圧力（押圧力と称することもある）は、原料層を脱気して圧密化することを目的としている。それに対して、粉砕ローラを原料層に押し付ける圧力は、原料の粉砕を目的とする。そのため、通常、補助ローラの押圧力は、粉砕ローラの押圧力よりもかなり小さい。従って、一般的に言えば、補助ローラにおいては、振動が生じにくいと言える。
しかし、例え、脱気を目的とした補助ローラの押圧力であったとしても、空気を多量に含んだ原料層を急激に圧密化すれば、原料層中の空気が一気に脱気されて、原料層上と補助ローラの間に介在する可能性がある。そのため、原料層と補助ローラとの間に多量の空気が介在しないように注意する必要があった。

本発明は、以上、説明したような問題点に鑑みてなされたものであり、原料を微粉砕する際において、嵩高くなった原料層を効率的に脱気することにより、異常振動を防止して、原料を効率良く粉砕するに好適な竪型粉砕機に関する。

上記の目的を達成するため、本発明による竪型粉砕機は、
（１） 回転テーブル上に粉砕ローラを備えて、該回転テーブル上に投入した原料を、粉砕ローラによって粉砕する竪型粉砕機であって、
該粉砕ローラの回転軸の同軸上において回転テーブルの内周側に補助ローラを配設して、該補助ローラの周面に該補助ローラの回転軸線の方向から傾いた溝部を形成して、該補助ローラで脱気した原料を粉砕ローラで粉砕する構成とした。

（２） （１）に記載の竪型粉砕機において、前記溝部が、補助ローラの小径側から大径側に、該補助ローラの反回転方向に向かって延びる螺旋状に形成した。

（３） （２）に記載の竪型粉砕機において、前記補助ローラの外周面の下端位置が、粉砕ローラ外周面の下端位置より、高い位置になるよう形成とした。

（４） （２）又は（３）に記載の竪型粉砕機において、前記粉砕ローラと補助ローラが同軸上で独立して回転する構成とした。

本発明によれば、粉砕ローラと脱気用の補助ローラが、回転テーブルの同一円周上に配されていないので、補助ローラの設置にスペースを取られて、粉砕ローラの個数を減らさなければならないということがない。従って、回転テーブルの大きさを効率的に使用することができる。また、補助ローラが回転テーブル上において、粉砕ローラの内周側に設置されているので、従来技術に比べて、補助ローラを通過しないまま粉砕ローラで粉砕される原料等の割合を減少させることができる。

また、本発明によれば、脱気用の補助ローラにガス排出用の溝部を形成することによって、脱気の際に原料層の中から流れ出る多量の空気を、溝部を介して速やかに、補助ローラの下方から排出することができる。その結果、従来技術で問題となる可能性のあった補助ローラと原料層の間に滞留した空気が原因となって発生するスリップ等も抑制することができる。

さらに、本発明によれば、補助ローラの外周面の下端位置が、粉砕ローラ外周面の下端位置より、高い位置になるよう構成することによって、原料層に対する補助ローラの押圧力が低減でき、その結果、従来技術より緩やかに脱気することが可能とするので、補助ローラと原料層の間に滞留した多量の空気が原因となって発生するスリップ等を抑制することができる。

また、基本的に、竪型粉砕機においては、粉砕ローラと補助ローラは回転テーブルの回転に従動して回転する。従って、その回転挙動は、テーブル径、ローラ径、或いはローラ回転軸の傾斜角度（小径側から大径側への傾斜角度）等が回転数に影響する、また、原料層の状態も、その回転数に影響する。
本発明によれば、粉砕ローラと補助ローラが独立して回転できる構造とすることによって、粉砕ローラと補助ローラの回転運動が互いに拘束されず、その結果、それぞれの状況に合わせて両者とも適正な回転速度で回転できるので、異常振動等の防止が期待できる。

本実施形態に係わり竪型粉砕機の全体構造を説明する図である。 本実施形態に係わり補助ローラの構造と配置を説明する図である。 本実施形態に係わり原料の挙動を説明する概念図である。 本発明による第２の実施形態に係わり補助ローラの構造と配置を説明する図である 本発明による第２の実施形態に係わり原料の挙動を説明する図である。 本実施形態、及び第２の実施形態に係わり補助ローラの配置を説明する図である。 本実施形態、及び第２の実施形態に係わり、原料の圧密挙動を概念的に説明する図である。 本発明による第３の実施形態に係わり、ローラの回転挙動を概念的に説明する図である。 従来技術による竪型粉砕機の全体構造を説明する図である。

以下、図面等に基づき本発明の好ましい実施形態の例について詳細に説明する。
図１〜図７は本実施形態に係わり、図１は竪型粉砕機の全体構成を説明する図であり、図２は補助ローラの構造と配置を説明する図であり、図３は原料の挙動を説明する図である。図４は第２の実施形態による補助ローラの構造と配置を説明する図であり、図５は原料の挙動を説明する図である。図６は補助ローラの構造と配置を説明する図である。図７は補助ローラによる原料層の圧密挙動を概念的に説明する図である。

以下、本発明による竪型粉砕機１の好ましい構成について説明する。
本実施形態に用いた竪型粉砕機１は、図１に示すように竪型粉砕機１の外郭を形成するケーシング１Ｂ、竪型粉砕機１の下部に設置された減速機２Ｂと駆動モータ２Ｍによって駆動される回転テーブル２、コニカル型の粉砕ローラ５及び補助ローラ５０等を備えている。なお、図１に示した実施形態に用いた竪型粉砕機１は、駆動モータ２Ｍの駆動用電源としてインバータ電源を備えて、運転中、回転テーブル２の回転速度が任意の変更可能な可変速式の竪型粉砕機１である。

また、図１に示す実施形態の竪型粉砕機１は、回転テーブル２の上方に、回転式の分級機１４を備えている。分級機１４の構造について簡単に説明すれば、原料投入シュートの周りに配した回転筒１４の周りから延びる分級羽根支持具１４Ｃに分級羽根１４Ａが取り付けられており、竪型粉砕機１の上部に設置された図示しない駆動モータによって、回転筒１４Ｂが回転することによって、分級羽根１４Ａも回転する。
なお、図１に示した実施形態においては、分級機１４の下方に、漏斗状のコーン１６が配されている。詳細は後述するが、コーン１６は、図示しない支持部材によってケーシング１Ｂに固定されており、分級羽根１４Ａを通過して、機外に取り出されなかった原料が、コーン１６内に上方から落下して、回転テーブルの中心付近に再度投入される構成となっている。さらに、図１に示す竪型粉砕機１においては、回転テーブル２の下方にガスを導入するためのガス供給口３３を設けており、さらに回転テーブル上方に該ガスと共に製品を取り出すための上部取出口３９を設けている。

図１に示した竪型粉砕機１は前述の構成によって、運転中に、ガス供給口３３よりガス（本実施形態においては空気）を導入することによって、回転テーブル２下方から分級機１４を通過して上部取出口３９へと流れるガスの気流が生じる構成となっている。
なお、回転テーブル２上で粉砕された原料は、前記ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇し、分級機１４方向に流れるが、径が大きく重量の大きな原料は分級機１４まで到達できずに、或いは通過できずに落下することによって、竪型粉砕機１内で循環し、再度粉砕される循環原料となる。
そして、分級機１４を通過した径の小さな原料は、その多くが、上部取出口３９から製品として取り出されるが、一部、取り出されなかった比較的径の大きな原料は、漏斗状のコーン１６内に落下して、回転テーブルの中心付近に再度投入される。

ここで、本実施形態において粉砕ローラ５は、図３に示すように、回転テーブル２の上面（回転テーブル上面２Ａと称することもある）に複数個（本実施形態においては４個）が配されて、回転テーブル２の方向に押し付けられる（押圧と称することもある）されるよう構成されている。
なお、粉砕ローラ５は、回転テーブル２が回転することにより、回転テーブル２に対して、原料を介して従動して回転する。
本実施形態においては、粉砕ローラ５が、回転テーブル２上において、その外周部分を４等分して４個が対向するようにして配されている。

さらに、本実施形態においては、図１に示すように粉砕ローラ５の回転軸と、同軸上において、回転テーブル２の内周側に補助ローラ５０を配設している。また、補助ローラ５０の周面には、補助ローラ５０の回転軸線の方向から傾いた溝部を形成している。
本実施形態において、前記溝は、補助ローラ５０の小径側から大径側に向かって、補助ローラの反回転方向に向かって延びる螺旋状に形成した。
なお、本実施形態においては、右回り（回転テーブル上方から見た場合の回転方向）の回転テーブルに対し、効果的で好ましい脱気用溝として、右ネジ型の螺旋状溝が形成している補助ローラ５０を使用した。しかし、本発明に適応できる溝の形状は前述した螺旋状の溝に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更が可能であり、例えば、ローラの回転軸線方向（ローラ周面を小径側から大径側に向かう方向）に延びる溝であっても良く、また、短い溝が何カ所に分割分けて形成されているような溝形状であって良く、原料層から抜け出たガスを脱気用ローラとの間で滞留させないようにガス抜きのための隙間を形成するような形状なら良い。

また、本発明による第２の実施形態として、図４又図５に示すような径の小さな補助ローラ５２を使用して、粉砕ローラ５の外周面の下端位置が、補助ローラ５２の下端位置より低い位置になるよう構成した。
図６（２）を見ればわかるように、第２の実施形態においては、粉砕ローラ５の外周面の下端位置が回転テーブルからｈ１の高さにあるのに対して、補助ローラ５２の下端位置は回転テーブルからｈ２の高さにあり、ｈ１よりｈ２の大きさが大きい。
なお、先に説明した本実施形態（第１の実施形態）においては、粉砕ローラ５、及ぶ補助ローラ５０について、その外周面の位置は、それぞれｈ１で同一である。

さらに、本発明による第３の実施形態として、同軸芯上で隣り合う補助ローラ５０と粉砕ローラ５と軸受けを個々に独立させて、補助ローラ５０と粉砕ローラ５がそれぞれ独立して回転できる構成とした。
同様に、本発明による第４の実施形態として、同軸芯上で隣り合う補助ローラ５２と粉砕ローラ５と軸受けを個々に独立させて、補助ローラ５２と粉砕ローラ５がそれぞれ独立して回転できる構成とした。

図８にローラの回転挙動について概念図を示す。
図８（１）及び（２）が第１及び第２の実施形態、図８（３）及び（４）が、第３及び第４の実施形態に相当する。
ここで、図８（１）及び（２）において、補助ローラ５０と粉砕ローラ５が同じ回転速度Ｒ１で回転し、補助ローラ５２と粉砕ローラ５が同じ回転速度Ｒ２で回転するのに対して、図８（３）において、補助ローラ５０と粉砕ローラ５がそれぞれ異なる回転数（補助ローラ５０がＲＨ１、粉砕ローラ５がＲ１）で回転し、同様に、図８（４）において、補助ローラ５２と粉砕ローラ５がそれぞれ異なる回転数（補助ローラ５２がＲＨ２、粉砕ローラ５がＲ２）で回転できる。

なお、本実施形態に用いることのできる竪型粉砕機１の型式は、前述したものに限らないことは勿論であり、本発明の技術思想を逸脱しないで変更が可能である。

以下、本実施形態による竪型粉砕機１の運転方法について、その好ましい１例を説明する。竪型粉砕機１の原料投入口３５に投入した原料（本実施形態においては石炭）は、原料投入シュート１３を介して回転テーブルの中央付近に投入されて、渦巻き状の軌跡を描きながら、回転テーブル２の外周側に移動する。
そして、回転テーブル２上に投入された原料は、後述する循環原料と回転テーブル２上で合わさって回転テーブル２上に供給された後、図３（１）及び（２）に示すように、その大部分が補助ローラ５０で脱気されて圧密された後、粉砕ローラ５に噛み込まれて粉砕される。

そして、回転テーブル２と粉砕ローラ５に噛み込まれて粉砕された原料は、回転テーブル２の外縁部に周設されたダムリング１５を乗り越えて、回転テーブル上面２の外周部とケーシングとの隙間である環状通路３０（環状空間部３０と称することもある）へと向かう。

なお、環状通路３０に達した原料は、前記ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇し、回転セパレータ１４方向に流れようとするが、径が大きく重量の大きな原料は、セパレータ１４まで到達することができず、或いはセパレータ１４を通過できずに、落下することにより、竪型粉砕機１内で循環して繰り返し粉砕される循環原料となる。
また、分級機１４を通過した径の小さな原料は、その多くが、上部取出口３９から製品として取り出される。
なお、分級機１４を通過した径の小さな原料の中で、一部、機外に取り出されなかった比較的径の大きな原料は、漏斗状のコーン１６内に落下して、循環原料となって、回転テーブル２の中心付近に再度投入さる。

ここで、循環原料は、所定の粒径となって機外に排出されるまで、繰り返し、回転テーブル２上に供給され、補助ローラ５で脱気されて圧密化された後、回転テーブル２と粉砕ローラ５に噛み込まれ粉砕される。
一方、所定の粒径まで小さく粉砕された原料は、セパレータ１４に到達して通過することにより、上部取出口３９より粉砕品として取り出される。原料を微粉砕する場合において、竪型粉砕機１内には循環原料の割合が大きくなり、嵩高い原料層が形成される。
従って、原料を微粉砕する場合において、竪型粉砕機１内には循環原料の割合が大きくなり、嵩高い原料層が形成される。

以上説明したように、本実施形態によれば、回転テーブル２の原料投入位置に近い回転テーブル２の内周側に補助ローラ５０を配したので、補助ローラ５０を通過せずに、粉砕ローラ５に到達する原料の割合を従来に比べて低減させることができる。
また、従来技術においては、粉砕ローラ５と補助ローラ５０を回転テーブル２の同一円周上に配して、脱気と粉砕を回転テーブル２の同一円周上で行っているのに対して、本実施形態においては、補助ローラ５０を粉砕ローラ５の内周側に配しているので、補助ローラ５０の配置のために、粉砕ローラ５がスペース的に配置できないといった問題がおこりにくく、その結果、回転テーブル２の大きさを効率的に使用することが可能である。

また、補助ローラ５０で脱気する際において、原料層を押す圧力は粉砕ローラ５で原料層を押圧して粉砕する圧力より小さいが、例え、圧力が小さな脱気の際であったとしても、空気を多量に含んだ原料層を急激に圧密すれば、原料層中の空気が一気に脱気されて、補助ローラ５０と原料層の間に多量の空気が介在する可能性がある。
本実施形態においては、回転テーブル２上に投入した原料を、補助ローラ５により脱気してから粉砕ローラ５によって原料を粉砕するが、補助ローラ５にガス抜きのための溝部を形成している。そのため、原料層が圧密される際に生じる多量の空気を、該溝の中に入れた後、該溝の両端部から速やかに排出させることができる。
従って、従来技術のように、原料層と補助ローラ５０の間で多量の空気が滞留しないので、異常振動が抑制される。

また、本発明による第２の実施形態においては、粉砕ローラ５の外周面の下端位置が、補助ローラ５２の下端位置より低い位置になるよう構成した。
図７に脱気の際のイメージを示すが、粉砕ローラ５の外周面の下端位置が、補助ローラ５２の下端位置より低い位置になるよう構成することによって、図７（２）のように、脱気の際における原料層に対する補助ローラ５２の押圧力が低減され、その結果、緩やかな脱気が可能となるので、補助ローラ５２と原料層の間に滞留した多量の空気が原因となって発生するスリップを抑制することができる。

さらに、本発明による第３、第４の実施形態においては、同軸芯上で隣り合う補助ローラ５０と粉砕ローラ５、又は補助ローラ５２と粉砕ローラ５、の軸受けを個々に独立させて、補助ローラ５０，５２と粉砕ローラ５がそれぞれ独立して回転できる構成とした。
第３、４の実施形態においては、この構成により、粉砕ローラ５と補助ローラ５０或いは補助ローラ５２がそれぞれ異なる回転数で回転できる。
その結果、粉砕ローラ５と補助ローラ５０或いは補助ローラ５２の回転運動が互いに拘束されず、それぞれの状況に合わせて両者とも適正な回転速度で回転できるので、異常振動等が期待できる。
特に、第４の実施形態においては、粉砕ローラ５より径の小さな補助ローラ５２を使用する。そのため、粉砕ローラ５と補助ローラ５２の回転速度差が大きくなるので、本発明を適応するに好ましい形態である。

以上のように本願発明に係わる竪型粉砕機は、従来に比較して、微粉砕時に振動が発生しにくいという特徴を有するので、原料を微細化する粉砕等に、特に適した粉砕装置として使用できる。

１ 竪型粉砕機
２ 回転テーブル
５ 粉砕ローラ
１４ セパレータ
１４ 回転筒
１５ ダムリング
１６ コーン
３０ 環状通路
３３ ガス供給口
３５ 原料投入口
３９ 上部取出口
５０ 補助ローラ
５２ 補助ローラ

Claims (4)

1. 回転テーブル上に粉砕ローラを備えて、該回転テーブル上に投入した原料を、粉砕ローラによって粉砕する竪型粉砕機であって、
   該粉砕ローラの回転軸の同軸上において回転テーブルの内周側に補助ローラを配設して、該補助ローラの周面に該補助ローラの回転軸線の方向から傾いた溝部を形成して、該補助ローラで脱気した原料を粉砕ローラで粉砕する竪型粉砕機。
2. 前記溝部が、補助ローラの小径側から大径側に、該補助ローラの反回転方向に向かって延びる螺旋状に形成された請求項１記載の竪型粉砕機。
3. 前記補助ローラの外周面の下端位置が、粉砕ローラ外周面の下端位置より、高い位置になるよう形成された請求項２記載の竪型粉砕機。
4. 前記粉砕ローラと補助ローラが同軸上で独立して回転する構成とした請求項２又は３記載の竪型粉砕機。

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