JP2016002505A - 竪型粉砕機の運転方法及び竪型粉砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】竪型粉砕機で原料を粉砕する際に、原料層の厚みの変化に合わせて、原料層を効率良く脱気し、振動を抑えて粉砕する。
【解決手段】 本発明による竪型粉砕機は、脱気ローラのスイングレバーに当接して脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法を調整する隙間寸法調整装置と、粉砕ローラ下の原料層の厚みを検出するためのセンサを備える。本発明による竪型粉砕機の運転方法によれば、前記センサにより粉砕ローラ下の原料層の厚みを検出し、粉砕ローラ下の原料層の厚みから前記隙間の寸法の最適値を求める比例定数に基づいて、前記隙間の寸法の最適値を算出して、脱気ローラの位置を制御する。本発明は、原料層の厚みの変化に合わせて脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法を調整するので、原料層が効率良く脱気でき、その結果、振動を抑えて原料を効率良く粉砕することが可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、原料の粉砕分野に係り、セメント原料、スラグ、クリンカ、石灰石、石炭、及びその他の無機原料、並びに、バイオマス等を含む有機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、石炭等を粉砕する粉砕機として竪型粉砕機（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。
竪型粉砕機は、被粉砕物（本明細書においては単に原料と称することもある）を効率的に粉砕することができるという優れた特性を備えている。

しかし、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、振動が発生し易いという問題点を有していた。竪型粉砕機に発生する振動は、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り、従来から数多くの振動防止対策が提案されている。

振動防止対策の代表的な１つとして、回転テーブルの外周に設置しているダムリングの高さを調整する方法が公知であり、通常、ダムリングは、装置の停止時に作業員が手作業により交換することによって、その高さ等、寸法を変更する構成となっている。

しかし、竪型粉砕機の運転中においては、例えば生産量の調整によるターンダウン、水分量の変化、或いは原料サイズの変化など、様々な要因にて、原料の性状が刻々と変化する。原料の性状が刻々と変化する条件下で運転を行う場合に、変化する状況に合わせて細かく対応し、振動の発生を抑制するためには、その都度、装置を停止させてダムリングの高さを調整しなければならず、手間と時間を要した。また、この方法では、突発的な状況の変化による異常振動等に対しての対応は難しい。

このような問題点に鑑み、運転中にダムリングの高さを変更できる技術が、一部で提案されている。しかし、粉塵が舞う機内の悪雰囲気に暴露されるダムリングの高さを、運転中に機外から変更するのは容易ではない。

また、一方、振動発生の要因として、原料を非常に細かく微粉砕する際に振動が生じ易くなるという事実が知られている。
何故なら 原料層は、粉体であるから、通常、その内部に空気を取り込んだ状態となっている。そして、粉体の一般的な性質として、粉体層を形成する粉体の径が小さくなればなるほど、その中に多量の空気を抱え込みやすくなる。
言い換えれば、原料を細かに微粉砕しようとすれば、回転テーブル上の原料層（粉体層）が、粒径の小さな細かな原料を多く含むようになり、空隙率の高い、所謂、嵩高い状態（嵩比重が小さい、嵩密度としては低い状態）になる。そして、嵩高い原料層は、空気を大量に含んでいるために、見かけ上、摩擦係数が小さい状態となっている。

竪型粉砕機の運転中に、回転テーブル上で粉砕される被粉砕物と粉砕ローラが滑りやすい状態になると、粉砕ローラによる原料の噛み込み能力が落ちて粉砕効率が低下するとともに、スティックスリップ現象等が誘発されて、異常振動を引き起こす可能性が高くなるということが知られている。つまり、粉砕ローラと原料層の間の摩擦係数を増加させることによって、振動の低減が期待できる。

なお、スティックスリップ現象とは、粉砕ローラが回転テーブル上に形成された原料層上で瞬間的なスリップを起こして、一瞬、回転が止まったような状態になる現象であって、運転中、この現象が断続的に繰り返されると、粉砕ローラの回転が不規則になって、竪型粉砕機に振動を発生させる要因となる。

参考までに、図１０に原料層の摩擦係数と圧密荷重の大きさ、並びに原料層の厚みの関係を示す。圧密荷重を増加させると、徐々に原料層の見かけ上における摩擦係数が大きくなる傾向にあることがわかる。つまり、原料層の圧密荷重を増加させると、見かけ上、原料層の摩擦係数が徐々に増加する傾向にあることがわかる。原料層の中に抱え込んだ空気が脱気されて嵩比重が増加することにより、原料層の見かけ上における摩擦係数が増加しているものと考えられる。

ところで、微粉砕に適している上抜き式、或いはエアスエプト式等と呼ばれているタイプの竪型粉砕機の多くは、ガスの気流を利用して、所望の粒径となった原料を機外に取り出す一方で、所望の粒径となっていない原料については、機内において、再度、回転テーブル上に供給して、繰り返し粉砕する構成となっている。
なお、竪型粉砕機の機内で、繰り返し粉砕される原料は、当業者に循環原料と称されるものである。

竪型粉砕機で原料を微粉砕しようとした場合に、所望する粒径が小さければ小さいほど、それに比例して、前述した循環原料の粒径も小さいものとなり、さらに機内に滞留する循環原料の割合も大きくなるので、振動が発生しやすい状況となる。

前述の原因による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、圧密化することによって、粉砕ローラに原料を効率良く噛み込ませるという技術である。
補助ローラを使用して原料を圧密してから後、粉砕ローラで粉砕する場合、原料が圧密されることにより、原料の中にあるガスが脱気されて、粉砕ローラがスリップしにくくなるという作用効果を奏するものと考えられる。

特開平２−１７４９４６号公報

前述した特許文献１に開示された方法も、優れた一定の効果を奏する。しかし、原料の性状が刻々と変化する条件下で、竪型粉砕機の連続運転を行う場合に、変化する状況に合わせて、都度細かく対応するには向いていないという側面がある。

特に、原料の性状が変化して、機内に滞留する循環原料の割合が変化した場合、或いは新規原料の嵩密度等に変化があった場合などにおいて、回転テーブル上に形成される原料層の厚みが大きく変化する。このようなケースにおいても、原料層の厚みの変化に対応して、効率良く、原料層を圧密することのできる技術が求められていた。

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、状況の変化に伴う原料層の厚みの変化に対応して、振動を低減化し、原料を効率良く微粉砕するに好適な竪型粉砕機の運転方法、及び、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の運転方法は、
（１）粉砕ローラ、脱気ローラ、及び回転テーブルを備えて、回転テーブル上に投入した原料を脱気ローラで圧密してから粉砕ローラで粉砕する竪型粉砕機の運転方法であって、回転テーブル上の原料層の厚みに比例させて、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法を制御する。

（２）（１）に記載の竪型粉砕機の運転方法において、前記原料層の厚みを粉砕ローラ下の原料層の厚みとして、粉砕ローラの位置から原料層の厚みを算出する。

（３）（２）に記載の竪型粉砕機の運転方法において、予め粉砕ローラ下の原料層の厚みと、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法、の比例定数を定めて、該比例定数に基づき、粉砕ローラ下の原料層の厚みから、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法を算出して、脱気ローラの位置を制御する。

上記の目的を達成するため、本発明による竪型粉砕機は、
（４） 粉砕ローラ、脱気ローラ、及び回転テーブルを備えて、回転テーブル上に投入した原料を脱気ローラで圧密してから粉砕ローラで粉砕する竪型粉砕機において、粉砕ローラの位置を検出するための位置センサ、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法を調整する隙間寸法調整装置、並びに隙間調整装置を制御する制御装置を備えて、該位置センサの位置を制御装置に入力して、粉砕ローラ下の原料層の厚みを算出し、予め定めた粉砕ローラ下の原料層の厚みと、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法、の比例定数に基づき、粉砕ローラ下の原料層の厚みから、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法を算出して、脱気ローラの位置を制御する。

（５）（４）に記載の竪型粉砕機において、前記脱気ローラがスイングレバーに取り付けられており、前記隙間寸法調整装置が伸縮し、スイングレバー又はスイングレバーに設けた当接部に当接することにより、脱気ローラが回転テーブルに対して近接する方向側への移動を制限し、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法を調整する。

（６）（５）に記載の竪型粉砕機において、前記スイングレバーを支持台上で搖動可能に軸支し、竪型粉砕機のケーシングとスイングレバーの間であって、スイングレバーが搖動した際に、竪型粉砕機のケーシングとスイングレバーが近接又離間する部位に、隙間寸法調整装置を配した。

（７）（６）に記載の竪型粉砕機において、前記スイングレバーの上部であって、竪型粉砕機のケーシングとスイングレバーの間に、スイングレバーを搖動させて脱気ローラを回転テーブル側に押圧するためのアクチュエータ、並びに、隙間寸法調整装置を配した。

（８）（４）乃至（７）までのいずれか１つに記載の竪型粉砕機において、前記隙間調整装置が油圧ジャッキ又は油圧シリンダとした。

本発明による運転方法によれば、原料の性状が刻々と変化する条件下で竪型粉砕機の運転を行う際においても、変化する状況に合わせて、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法を調整して対応することにより、異常振動の発生を抑制できる。

特に、原料の性状が変化する等して、回転テーブル上に形成される原料層の厚みが大きく変化した場合においても、本発明は、原料層の厚みの変化に対応して、効率良く、原料層を圧密することができる。

本発明の実施形態に係わり竪型粉砕機の全体構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係わり脱気ローラと粉砕ローラの設置状態を説明する図である。 本発明の実施形態に係わり脱気ローラ押圧機構と隙間設定機構を説明する図である。 本発明の実施形態に係わり隙間設定機構の構造を説明する図である。 本発明の実施形態に係わり油圧ジャッキタイプの隙間調整装置に使用した油圧機構を説明する図である。 本発明の実施形態に係わり油圧シリンダタイプの隙間調整装置に使用した油圧機構を説明する図である。 本発明の実施形態に係わり脱気ローラ押圧機構に使用した押圧シリンダを説明する図である。 設定隙間寸法（設定隙間σ＞原料層厚ｈ１）が原料層の圧密状態に与える影響を概念的に説明する図である。 設定隙間寸法（設定隙間σ＜原料層厚ｈ２）が原料層の圧密状態に与える影響を概念的に説明する図である。 原料層の摩擦係数、圧密荷重の大きさ、及び原料層の厚みの関係を示す参考図である。 脱気ローラと回転テーブルの間の設定隙間寸法と竪型粉砕機性能の関係を示す図である。 粉砕ローラ下の原料層厚と脱気ローラの最適隙間の関係を示す図である。 本発明の実施形態に係わり竪型粉砕機の運転状態図を示す図である。 本発明の実施形態に係わり隙間設定機構の制御機構を説明する図である。 スイングレバーストッパの構造を説明する図である。

以下、図面等に基づき本発明に基づく実施形態の好ましい１例を、第１の実施形態（第１実施形態と称することもある）として詳細に説明する。
図１から図７は本発明の実施形態を説明するための図に係わり、その好ましい例を示したものであって、図１は竪型粉砕機の全体構成を説明する図である。
図２は脱気ローラと粉砕ローラの設置状態を説明する図であり、図２（１）は回転テーブル上における脱気ローラと粉砕ローラの配置を示し、図２（２）及び図２（３）は粉砕ローラと脱気ローラがそれぞれ押圧機構に取り付けられた状態の図を示す。
図３は脱気ローラ押圧機構と隙間設定機構を説明する図であり、図４は隙間設定機構の構造を説明する図であって、図４（１）は隙間設定機構を示し、図４（２）は隙間設定機構を構成する隙間寸法調整装置、図４（３）は当接部の構成を示す図である。
図５は油圧ジャッキタイプの隙間調整装置に使用した油圧機構を説明する図であり、図６は油圧シリンダタイプの隙間調整装置に使用した油圧機構を説明する図である。
図７は脱気ローラ押圧機構に使用した押圧シリンダを説明する図である。

図８と図９は設定隙間寸法が原料層の圧密状態に与える影響を概念的に説明する図であり、図８は設定隙間寸法である設定隙間σが原料層厚ｈ１より大きい場合を示し、図９は設定隙間σが原料層厚ｈ２より小さい場合を示した図である。
図１０は原料層における見かけ上の摩擦係数、圧密荷重の大きさ、及び原料層の厚みの関係を示す参考図であり、図１１は設定隙間寸法と竪型粉砕機性能の関係を示す図である。

図１２は原料層厚と脱気ローラの最適隙間（脱気ローラ下の最適隙間寸法）の関係を示す図である。図１３は本発明の実施形態に係わり竪型粉砕機の運転状態図を示す図である。図１４は隙間設定機構の制御機構を説明する図である。図１５はスイングレバーストッパの構造を説明する図である。

本発明の第１実施形態による竪型粉砕機１の構成を図１に示す。
図１に示した竪型粉砕機１は、エアスエプト式等と呼ばれているタイプの竪型粉砕機１であり、粉砕後、後述するガスの気流と内部に備えた分級機構２６を利用して、所望の粒径となった原料を上部から機外に取り出す一方、所望の粒径となっていない原料については、再度、回転テーブル２上に供給して、粉砕ローラ３で、繰り返し粉砕する構成となっている。

以下、竪型粉砕機１の構造を説明する。
図１に示した竪型粉砕機１は、竪型粉砕機１の外郭を形成する上部ケーシング１Ｂ、下部ケーシング１Ａ、竪型粉砕機１の下部に設置された減速機２Ｂ、駆動モータ２Ｍによって駆動される回転テーブル２、並びに、コニカル型の粉砕ローラ３とコニカル型の脱気ローラ５を備えている。また、竪型粉砕機１は、駆動モータ２Ｍの駆動用電源として図示しないインバータ電源を備えて、運転中、回転テーブル２の回転速度が任意に変更可能な可変速式の竪型粉砕機１である。

なお、竪型粉砕機１は、図２（１）に示すように、粉砕ローラ３が回転テーブル２上において、その外周部分に対向するように２個配されるとともに、位相を９０度ずらした形で脱気ローラ５が対向するようにして２個配されている構造となっている。
なお、第１実施形態の特徴となる脱気ローラ押圧機構１０、隙間設定機構１２、並びに制御装置５３の詳細については後述する。

第１実施形態による竪型粉砕機１においては、上部に形成された原料投入口３５Ａから原料投入シュート３５を介して、回転テーブル２上に原料を投入する構成となっている。
原料投入シュート３５は、一般的にセンターシュートと称されることもあるものである。粉砕の挙動については後述するが、原料投入シュート３５から回転テーブル２上に供給された原料の多くは、脱気ローラ５で圧密された後、粉砕ローラ３により粉砕される。

ここで、竪型粉砕機１は、機内の上部に固定式の一次分級羽根２４、回転式の回転分級羽根２３、及び、回転軸２５、で構成される分級機構２６を備えており、回転分級羽根２３の外周側に固定式の一次分級羽根２４が配置されている構造となっている。

そして、回転分級羽根２３は、回転軸２５に接続されて、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り駆動されて、自在に回転する構成となっている。
なお、固定式の一次分級羽根２４は、一般的に、ガイドベーンと称されることもあるものであり、回転式の回転分級羽根２３は、回転ベーンと称されることもあるものである。

第１実施形態においては、一次分級羽根２４と回転分級羽根２３の２段構成となった分級機構２６を採用しているが、本発明に適応できる分級機構２６の構成はこれに限らず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で変更が可能であって、例えば、固定式の一次分級羽根２４のみを備えた分級機構を使用しても良い。

第１実施形態では、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と、極端に大きな重量の原料を取り出すための下部取出口３４（排出シュート３４と称することもある）と、を備えており、回転テーブル２の上方には、ガスと共に製品（粉砕されて所望の粒径となった原料）を機外に取り出すことのできる原料取出口３９（上部取出口３９と称されることもある）を備えている。

そして、回転テーブル２の外周側部分と竪型粉砕機１の下部ケーシング１Ａとの間には、図３に示すような環状の通路３０（環状通路３０と称することもある）が形成されており、ガス供給口３３から供給されたガスは、環状通路３０を通過し上昇して、機内を吹き上がり、分級機構２６を通過した後、原料取出口３９方向に流れていくように構成されている。

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よりガスを導入することによって、回転テーブル２下方から一次分級羽根２４及び回転分級羽根２３を通過して原料取出口３９へと流れるガスの気流が生じている。

さらに、第１実施形態による竪型粉砕機１においては、回転テーブル２と分級機構２６との間に、内部コーン２２が配されている。なお、内部コーン２２は、一般的に、センターコーンと称されることもあるものである。
内部コーン２２は、略切頭円錐型を逆にした形状をしており、その上部が円環状となって上方に向かって開口し、その上端の外周部には、前述した一次分級羽根２４が、等間隔で複数本配されているとともに、内部コーン２２の下端は円筒状で、回転テーブル２の中心側に向かって下方に開口する形状となっている。

また、第１実施形態においては、上部ケーシング１Ｂに竪型粉砕機１の振動を計測する振動計５２が取り付けられており、振動計５２で測定された竪型粉砕機の振動値は、測定振動値として後述する制御装置５３に送信されて入力される構成となっている。

次に、粉砕ローラ３について説明する。
図２に粉砕ローラ３の押圧機構を示す。竪型粉砕機１の運転中に、粉砕ローラ３を軸支するアーム３Ａが粉砕用の粉砕シリンダ３Ｆ（油圧シリンダ３Ｆと称することもある）により強力に引っ張られることによって、粉砕ローラ３を回転テーブル２側に押し付ける方向の力を発生させる。

ここで、図２（２）に示した粉砕ローラ３の押圧機構においては、アーム３Ａ上方に、アーム３Ａの移動を変位として計測する変位計５１を配している。
第１実施形態においては、変位計５１によって、粉砕ローラ３を支えるアーム３Ａの位置をモニタすることにより、アーム３Ａの回動位置を検知する。
変位計５１により検出されたアーム３Ａの位置情報は、制御装置５３に送信されて入力されることにより、演算されて、粉砕ローラ３の位置が算出される。
そして、制御装置５３は、粉砕ローラ３の位置情報から、粉砕ローラ３下の原料層厚を算出する。ことができる。

以下、脱気ローラ５と脱気ローラ押圧機構１０の構成について詳細に説明する。
図３に示したように、脱気ローラ５のローラ軸１０Ｂは、スイングレバー１０Ａの中を挿通するように配されて、スイングレバー１０Ａの中に配した図示しない軸受により軸支されている。脱気ローラ５は、スイングレバー１０Ａに軸支されることによって、回転テーブルの回転に合わせて自在に回転できる。また、第１実施形態においては、脱気ローラ５を、回転テーブル２の方向に押し付けるために、スイングレバー１０Ａと押圧シリンダ１０Ｆとを備えた脱気ローラ押圧機構１０を備えている。

図３に脱気ローラ押圧機構１０の構造を示す。
脱気ローラ押圧機構１０を構成するスイングレバー１０Ａは、脱気ローラ５を挿通させた本体部分を中心にして、脱気ローラ５を取り付けた側の反対側から上下方向に伸びるアームを有した、所謂、Ｔ字型の形状になっている。

そして、スイングレバー１０Ａの本体部分から下方に伸びる下部アーム部分は、支持台１５上でスイングレバー軸１０Ｃにより軸支されており、スイングレバー１０Ａに取り付けた脱気ローラ５が、回転テーブル２に対して近接又離間するよう搖動可能に支持されている。

一方、スイングレバー１０Ａの本体部分から上方に伸びる上部アーム部分は、竪型粉砕機１の上部ケーシング部１Ｂに、取付座１Ｇを介して、押圧シリンダ１０Ｆにより、連結されている。

ここで、スイングレバー１０Ａに挿通するローラ軸１０Ｂの後端（反脱気ローラ側）には、ローラ軸１０Ｂの回転数を計測する回転計５０が取り付けられている。
そして、回転計５０で測定されたローラ軸１０Ｂの回転数は、脱気ローラ５の回転数を測定した測定回転数として、制御装置５３に送信されて入力される。

次に、押圧シリンダ１０Ｆについて説明する。
図７に押圧シリンダ１０Ｆの詳細構造を示す。
押圧シリンダ１０Ｆの油室Ｂに圧油が供給されることによって、スイングレバー１０Ａの上部アームが、上部ケーシング部１Ｂ側に強く引っ張られる構造となっている。

竪型粉砕機１の運転中に、油室Ｂに圧油を供給すると、押圧シリンダ１０Ｆは、スイングレバー１０Ａの上部アーム部分を上部ケーシング１Ｂ側に強く引っ張り、その結果、スイングレバー１０Ａはスイングレバー軸１０Ｃを回転軸として、回転テーブル側に向かって回転移動しようとして、その結果、脱気ローラ５を回転テーブル２側に押し付ける方向の力を発生させる。

ここで、図７に示した押圧シリンダ１０Ｆは、ストロークセンサ付の油圧シリンダであって、シリンダ内に挿入されたピストンロッドの位置を常に検出して測定し、モニタして監視できる。
第１実施形態においては、押圧シリンダ１０Ｆに内挿されたピストンロッドの位置を、ストロークセンサでモニタすることにより、押圧シリンダ１０Ｆの全長が把握でき、その結果、スイングレバー１０Ａの回動位置を検知できる。
ストロークセンサより検出された位置情報は、制御装置５３に送信されて入力されることにより、演算されて、スイングレバー１０Ａに取り付けた脱気ローラ５の位置を算出することができる。

なお、第１実施形態においては、好ましい構成の１例として、構造がシンプルでメンテナンスし易い油圧式の押圧シリンダ１０Ｆを、脱気ローラ５を回転テーブル２側に押し付けるためのアクチュエータ（駆動装置と称することもある）として利用した。
しかし、本発明に使用できるアクチュエータはこれに限らず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において変更が可能であって、例えば、ボールねじを利用した電動モータ式のアクチュエータを利用しても良く、或いは、スプリング式のアクチュエータを利用する等しても良い。

また、脱気ローラ５の重量等により、脱気ローラ５を回転テーブル２側に押し付けて原料層を圧密できる力が十分に確保できる場合にはアクチュエータを使用しなくても良い。
但し、アクチュエータを使用しない場合、或いは、アクチュエータにストロークを測定するためのセンサが取り付けられない場合は、脱気ローラ５の位置をアクチュエータのストローク等から算出できない。
その場合は、スイングレバー１０Ａの位置を図ることのできるセンサを、スイングレバー１０Ａの位置を測定できる個所に別途取り付ければ良く、スイングレバー１０Ａの位置をセンサで直接検出して、脱気ローラ５の位置を算出することが可能である。

また、第１実施形態においては、構成がシンプルでメンテナンス等し易いという理由から、好ましい１例として、スイングレバー１０Ａの上部アームを上部ケーシング１Ｂ側に引っ張る構造を示した。
しかし、本発明に使用できるアクチュエータの取り付け方法はこれに限らず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において変更が可能であって、例えば、スイングレバー１０Ａの下部アーム等、スイングレバー１０Ａで軸支した脱気ローラ５が回転テーブル２側に向かって回転しようとする方向の力を発生させる部位にアクチュエータを取り付ければ良い。また、スイングレバー１０Ａに与える力の方向も、取り付ける部位により適宜選択されるものであって、引っ張り、或いは押圧、特に限定されない。

以下、隙間設定機構１２について説明する。
本発明による第１実施形態では、スイングレバー１０Ａの本体部分から上方に伸びる上部アーム部分に、隙間設定機構１２を配して、スイングレバー１０Ａの上部アームの動きを制限し、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の隙間寸法が所望する寸法以下にならないように制限する。

図４に、隙間設定機構１２の構成を示す。
第１実施形態による隙間設定機構１２は、図４（１）に示すように、隙間寸法調整装置１３とスイングレバー１０Ａに設けた当接部１４からなり、隙間寸法調整装置１３は、取付座１Ｇを介して上部ケーシング１Ｂに取り付けられている。なお、隙間寸法調整装置１３の取り付けに必要なければ、隙間寸法調整装置１３は取付座１Ｇを介すことなく上部ケーシング１Ｂに直接取り付けても良い。
スイングレバー１０Ａが回動して上部アームが、竪型粉砕機１の上部ケーシング１Ｂに近接してきた際に、隙間寸法調整装置１３の一部と当接部１４が当接し、当接した以降、スイングレバー１０Ａの上部アームが、さらに、竪型粉砕機１の上部ケーシング１Ｂ側に移動することを制限する。

なお、第１実施形態においては、運転時に力を受ける当接部１４が損傷した際に容易に交換が可能等と言う理由から、スイングレバー１０Ａに当接部１４を設けて、隙間寸法調整装置１３の一部と当接させる構造とした。しかし、当接部１４が負担する力、スイングレバー１０Ａの形状、或いは、隙間寸法調整装置１３の大きさなどにより、必要ないケースもあり、その場合は、隙間寸法調整装置１３の一部を、スイングレバー１０Ａに直接当接させて、スイングレバー１０Ａの移動を制限する構造としても良い。

ここで、図４（２）に示すように、隙間寸法調整機構１３は、調整シリンダ１３Ｂと調整ロッド１３Ａからなる油圧ジャッキである。
図５に油圧回路等を示すが、油室Ａに油（図面上においてはオイルと表記）を供給することにより、調整ロッド１３Ａの位置を調整できる。

ここで、隙間寸法調整装置１３を設けた位置は、竪型粉砕機１の上部ケーシング１Ｂとスイングレバー１０Ａの間であり、当接部１４を設けたスイングレバー１０Ａの上部アームが、搖動により上部ケーシング１Ｂと近接又離間する部位である。

前述したように、隙間寸法調整装置１３の一部である調整ロッド１３Ａが、当接部１４と当接することにより、スイングレバー１０Ａの上部アームが、当接した以降において、上部ケーシング１Ｂ側に回転するのを防止する。

運転中、隙間寸法調整装置１３の油室Ａに対して油を供給又排出することにより、調整ロッド１３Ａの位置を調整すれば、スイングレバー１０Ａの上部アームに設けた当接部１４が、調整ロッド１３Ａに当接する位置を調整することができる。

つまり、スイングレバー１０Ａの上部アームに設けた当接部１４に、調整ロッド１３Ａが当接することによって、脱気ローラ５が回転テーブル２に対して近接する方向側へ移動するのを制限することにより、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の隙間寸法を調整することができる。

第１実施形態においては、以上のような構成により、隙間寸法調整装置１３の長さを竪型粉砕機１の運転中に伸縮させることによって、脱気ローラ５で原料を圧密する際に、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の隙間寸法が所望する値になるよう制御することができる。

なお、第１実施形態においては、好ましい例として、構造がシンプルでメンテナンスし易い油圧ジャッキを、伸縮可能な隙間寸法調整装置１３の１例として示した。
しかし、本発明に使用できる隙間調整装置１３の構成はこれに限らず、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内において変更が可能であって、例えば、図６に示すように、油圧シリンダを伸縮可能な隙間寸法調整装置１３０としても利用しても良く、或いは、電動サーボモータ式等のアクチュエータを利用しても良く、スイングレバー１０Ａの回転力を受け止めて、脱気ローラ５が回転テーブル２に対して近接する方向側への移動を制限することがきる構造のものであれば良い。

次に、制御装置５３について説明する。
制御装置５３は、変位計５１で測定された粉砕ローラ３のアーム３Ａ位置、振動計５２で測定された測定振動値、回転計５０で測定された脱気ローラ５０の測定回転数、押圧シリンダ１０Ｆに備え付けられたストロークセンサで測定された押圧シリンダのピストンロッド位置等が、入力される。
ここで、制御装置５３には、竪型粉砕機１の安定運転時における運転データ等を利用して、粉砕ローラ３下の原料層厚と、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の最適な設定隙間寸法の関係について求めた比例定数Ｋが設定されている。
図１２に粉砕ローラ３下の原料層厚と、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の最適な設定隙間寸法の関係を参考として示す。

第１実施形態で示す竪型粉砕機１においては、安定運転時における運転データが得られるように、異常振動を測定するための振動計５２が設けられている。
例えば、新しい原料を粉砕する際においては、粉砕ローラ３下の原料層厚を検出しながら、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の設定隙間寸法を徐々に変化させることによって、安定領域で運転可能な比例定数Ｋを求めることができる。

なお、制御装置５３は、粉砕ローラ３下の原料層厚が、小さくなった際に、前記設定した比例定数Ｋに基づき、原料層厚の大きさに比例させて、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の設定隙間寸法を小さくするように制御する。
具体的には、隙間寸法調整装置１３に油圧を供給する油圧制御ユニット５５に指令信号を発信し、油圧ラインａ３を利用して、油圧ジャッキタイプの隙間寸法装置１３の油室Ａから油を排出することにより、調整ロッド１３Ａを調整シリンダ１３Ｂより引戻すことにより、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の隙間の寸法が小さくなるように脱気ローラの位置を制御する。

また、一方、制御装置５３は、粉砕ローラ３下の原料層厚が、大きくなった際に、前記設定した比例定数Ｋに基づき、原料層厚の大きさに比例させて、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の設定隙間寸法を大きくするように制御する。
具体的には、隙間寸法調整装置１３に油圧を供給する油圧制御ユニット５５に指令信号を発信し、油圧ラインａ３に圧油を供給して、油圧ジャッキタイプの隙間寸法装置１３の油室Ａに圧油を供給することにより、調整ロッド１３Ａを調整シリンダ１３Ｂから突出させて、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の隙間の寸法が大きくなるように脱気ローラの位置を制御する。

図１３に竪型粉砕機１の運転状態図を参考として示す。原料の性状などが変化して、粉砕ローラ３下の原料層厚がＸａ（粉砕ローラ３下の原料層厚：変化前）からＸｂ（粉砕ローラ３下の原料層厚：変化後）に大きくなると、脱気ローラ５の運転高さ（回転テーブル２と脱気ローラの間の隙間寸法）に乱れが生じ、その結果、振動が大きな振動領域に入っている。

ここで、回転テーブル２と脱気ローラの間の設定隙間寸法を大きくして、脱気ローラ５の運転高さをＹａ（回転テーブル２と脱気ローラ５の間の設定隙間寸法：変更前）からＹｂ（回転テーブル２と脱気ローラ５の間の設定隙間寸法：変更後）に大きくすると、振動が減少し、安定領域に戻る。
このケースにおいては、比例定数ＫはＹａ／Ｘａであり、原料の性状などが変化して、粉砕ローラ３下の原料層厚がＸａからＸｂに大きくなると、脱気ローラ５の運転高さを下記数式（１）によりＹｂに変更して制御している。

Ｙｂ＝Ｋ×Ｘｂ＝Ｙａ／Ｘａ×Ｘｂ・・・数式（１）

以下、図１に示した竪型粉砕機１について、機内を流れる原料の挙動を説明する。
竪型粉砕機１の機内に外部から投入された新規原料は、原料投入シュート３５を介して回転テーブル２上の中心上に供給され、回転テーブル２の回転による影響等を受けることにより、回転テーブル２の中心側から外周側に向かって移動し、その中の多くが、脱気ローラ５で圧密された後、粉砕ローラ３により噛み込まれて粉砕される。

粉砕ローラ３により粉砕された原料は、さらに回転テーブル２の外周側に移動してダムリング２７を乗り越えて、環状通路３０に達して、そこで機内を流れるガス（第１実施形態においては空気）により吹き上げられて、ケーシング１Ｂ内を上昇する。
ガスによって吹き上げられた原料の中で、比較的径の大きな原料は、吹き上げられる際において、ガスの流れから逸脱して落下し、環状通路３０側、或いは、回転テーブル２上側に、再度、戻る方向に移動する。
なお、環状通路３０に達した原料の中で、極端に重量が大きな原料は、環状通路３０に達しても、そこで吹き上げられずに、そのまま落下して、竪型粉砕機１の下部にある下部取出口３４より機外に排出される。

一方、ガスによって吹き上げられた原料の中で、比較的径の小さな原料は、一次分級羽根２４までガスと共に搬送されて、一次分級羽根２４を通過する。
そして、一次分級羽根２４を通過した原料の中で、所望の粒径となった原料は、回転分級羽根２３を通過することにより、分級機構２６を通過して、原料取出口３９から製品として取り出される。

一次分級羽根２４を通過した原料の中で、所望の粒径にまで細かく粉砕されていなかった原料は、回転分級羽根２３を通過できずに、内部コーン２２内に落下して捕集され、回転テーブル２上に再度供給される。

ここで、本発明による１実施形態では、脱気ローラ５により原料を圧密する際において、粉砕ローラ３下の原料層厚を監視し、制御装置５３によって、隙間設定機構１２の隙間寸法調整装置１３を作動させて伸縮させることにより、スイングレバー１０Ａの動きを制御して、粉砕ローラ３下の原料層厚に対して、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の隙間の寸法が、一定の比例関係で維持されるよう制御する。

図１１に設定隙間寸法と竪型粉砕機（図面上においてはミルと表記）性能の関係について示す。例えば図８に示すように設定隙間σが原料層厚ｈ１より大きい場合は、原料の多くが圧密されないことになり、原料層を圧密することによる作用効果が十分に得られない。そのため、振動値等が増加し、電力原単位も悪化する。
一方、図９に示すように、設定隙間σが原料層厚ｈ２より小さすぎる場合は、脱気ローラ５の作用効果が圧密作用ではなく、粉砕作用がメインになる。その結果、脱気ローラ５を配した作用効果が薄れ、振動値等が増加し、電力原単位も悪化する。
したがって、設定隙間σを、原料の性状に合わせて、できる限り最適値に保った状態で運転し続けることが好ましい。

本発明による第１実施形態においては、例え、原料層の厚みが大きくなって、脱気ローラにおける最適値が変化して振動が大きくなった場合においても、制御装置５３により比例定数Ｋを利用し、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の最適な隙間寸法を自動的に算出する。そして、該算出した最適な隙間寸法にするために、隙間寸法調整装置１３から、圧を供給する油圧制御ユニット５５に指令信号を発信して、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の隙間の寸法を調整して脱気ローラ５の位置を制御し、振動の低減を図る。

本発明による第１実施形態の運転方法では、原料の性状等の影響により原料の層厚が刻々と変化する条件下においても、変化する状況に合わせて、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の隙間の寸法である設定隙間σの最適値を求めることができ、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の設定隙間寸法を、隙間寸法調整装置１２を作動させて調整し最適化することで、振動の低減を図ることが可能である。

なお、第１実施形態においては、運転中、突発的な異常が生じた場合は除き、原則、隙間調整装置１３の調整ロッド１３Ａを、当接部１４に当接し続けさせる構成となっている。即ち、運転中において、原則、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の寸法が、設定隙間σの高さになるようにして原料層を圧密するように制御する。

しかし、原料層の厚みが急激に大きく変化した場合等のケースにおいて、隙間調整装置１３による隙間寸法の調整が間に合わず、調整ロッド１３Ａと当接部１４が離間する可能性もある。
第１実施形態においては、押圧シリンダ１０Ｆで測定したストロークセンサの位置から算出したスイングレバー１０Ａの位置から計算して、隙間寸法調整装置１３の調整ロッド１３Ａと当接部１４が離間しているものと判断した場合には、所定の脱気ローラ５の押圧力により、脱気ローラ５の位置が保持できなくなったとし、隙間調整装置１３を作動させて、脱気ローラ５と回転テーブル２の間の隙間の寸法が大きくなるように脱気ローラ５の位置を制御する。

なお、第１実施形態においては、設定隙間σの高さになるように原料層を圧密する。
したがって、脱気ローラ５により原料層に負荷される押圧力は、原料層を所望する高さまで圧密するに必要な力だけで良い。
通常、押圧シリンダ１０Ｆによりスイングレバー１０Ａに負荷される力は、脱気ローラ５により原料層に負荷される押圧力より、大きめに設定されるので、原料層を所望する高さまで圧密するに必要な以上の力は、原料層に作用することなく、隙間調整装置１３の油圧ジャッキと当接部１４の間で負担することになる。

従来技術において、脱気ローラ５を使用する場合は、通常、脱気ローラ５により原料層を押圧する力を一定して原料層を圧密する。そのため、圧密後の原料層の厚みが成り行きになってしまう。それに対して、本発明による第１実施形態では、圧密後の原料層厚みが設定隙間σになるように、積極的に制御するものである。

なお、従来技術においても、例えば、図１５に示すようなスイングレバーストッパ２１３を用いて、脱気ローラ５と回転テーブル２の隙間寸法を制限する場合がある。
しかし、従来技術において、隙間寸法を制限する理由は、脱気ローラ５が回転テーブル２に直接接触することを防ぐためである。
言い換えれば、回転テーブル２上に極端に原料が流れてこないようなケースにおいて、脱気ローラ５が回転テーブル２に直接接触（所謂、メタルタッチと呼ばれる状態）し、損傷しないようするための安全システムとして使用されるものである。
したがって、本発明による第１実施形態のように、圧密の度合いを積極的に制御するために設けられたものではなく、運転中に、設定隙間σの寸法を変更できる構成のものとはなっていない。

以上のように本発明に係わる竪型粉砕機は、原料の性状に合わせて微粉砕するに好適な竪型粉砕機に関する。

１ 竪型粉砕機
２ 回転テーブル
３ 粉砕ローラ
５ 脱気ローラ
１０ 脱気ローラ押圧機構
１０Ａ スイングレバー
１０Ｂ ローラ軸
１０Ｃ スイングレバー軸
１０Ｆ 押圧シリンダ
１２ 隙間設定機構
１３ 隙間寸法調整装置（油圧ジャッキタイプ）
１３Ａ 調整ロッド
１３Ｂ 調整シリンダ
１４ 当接部
１４Ａ 当接ヘッド
１４Ｂ 当接台座
１５ 支持台
２２ 内部コーン
２３ 回転分級羽根
２４ 一次分級羽根
２５ 回転軸
２６ 分級機構
２７ ダムリング
１Ａ 下部ケーシング
１Ｂ 上部ケーシング
３０ 環状通路（環状空間部）
３３ ガス供給口
３５ 原料投入シュート
３５Ａ 原料投入口
３９ 原料取出口
５０ 回転計
５１ 変位計
５２ 振動計
１３０ 隙間寸法調整装置（油圧シリンダタイプ）
１３０Ａ 調整ロッド
１３０Ｂ 調整シリンダ

Claims (8)

1. 粉砕ローラ、脱気ローラ、及び回転テーブルを備えて、回転テーブル上に投入した原料を脱気ローラで圧密してから粉砕ローラで粉砕する竪型粉砕機の運転方法であって、
   回転テーブル上の原料層の厚みに比例させて、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法を制御する竪型粉砕機の運転方法。
2. 前記原料層の厚みを粉砕ローラ下の原料層の厚みとして、粉砕ローラの位置から原料層の厚みを算出する請求項１に記載の竪型粉砕機の運転方法。
3. 予め粉砕ローラ下の原料層の厚みと、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法、の比例定数を定めて、該比例定数に基づき、粉砕ローラ下の原料層の厚みから、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法を算出して、脱気ローラの位置を制御する請求項２に記載の竪型粉砕機の運転方法。
4. 粉砕ローラ、脱気ローラ、及び回転テーブルを備えて、回転テーブル上に投入した原料を脱気ローラで圧密してから粉砕ローラで粉砕する竪型粉砕機において、
   粉砕ローラの位置を検出するための位置センサ、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法を調整する隙間寸法調整装置、並びに隙間調整装置を制御する制御装置を備えて、
   該位置センサの位置を制御装置に入力して、粉砕ローラ下の原料層の厚みを算出し、
   予め定めた粉砕ローラ下の原料層の厚みと、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法、の比例定数に基づき、粉砕ローラ下の原料層の厚みから、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法を算出して、脱気ローラの位置を制御する竪型粉砕機。
5. 前記脱気ローラがスイングレバーに取り付けられており、前記隙間寸法調整装置が伸縮し、スイングレバー又はスイングレバーに設けた当接部に当接することにより、脱気ローラが回転テーブルに対して近接する方向側への移動を制限し、脱気ローラと回転テーブルの間の隙間の寸法を調整する請求項４に記載の竪型粉砕機。
6. 前記スイングレバーを支持台上で搖動可能に軸支し、竪型粉砕機のケーシングとスイングレバーの間であって、スイングレバーが搖動した際に、竪型粉砕機のケーシングとスイングレバーが近接又離間する部位に、隙間寸法調整装置を配した請求項５に記載の竪型粉砕機。
7. 前記スイングレバーの上部であって、竪型粉砕機のケーシングとスイングレバーの間に、スイングレバーを搖動させて脱気ローラを回転テーブル側に押圧するためのアクチュエータ、並びに、隙間寸法調整装置を配した請求項６に記載の竪型粉砕機。
8. 前記隙間調整装置が油圧ジャッキ又は油圧シリンダである請求項４から請求項７までのいずれか１項に記載の竪型粉砕機。

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