JP2016002506A - 竪型粉砕機の運転方法及び竪型粉砕機 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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)について、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。
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。
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。
(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、竪型粉砕機の振動値と脱気ローラの回転数を測定して測定振動値と測定回転数とするとともに、竪型粉砕機の基準振動値と脱気ローラの基準回転数を定めて、測定振動値が基準振動値より大きくなった際に、測定回転数が基準回転数未満の場合は、脱気ローラと回転テーブル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し、測定回転数が基準回転数以上の場合は、脱気ローラと回転テーブル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。
(5) 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、竪型粉砕機の振動値を測定する振動計、脱気ローラの回転数を測定する回転計、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、振動計で測定した竪型粉砕機の測定振動値と回転計で測定した脱気ローラの測定回転数を制御装置に入力して、制御装置に定めた竪型粉砕機の基準振動値と脱気ローラの基準回転数と比較することにより、測定振動値が基準振動値より大きくなった際に、測定回転数が基準回転数未満の場合は、制御装置から隙間寸法制御装置に指令信号を送信して、隙間寸法制御装置を作動させて、脱気ローラと回転テーブル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し、測定回転数が基準回転数以上の場合は、制御装置から隙間寸法制御装置に指令信号を送信して、隙間寸法制御装置を作動させて、脱気ローラと回転テーブル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は隙間設定機構の制御機構を説明する図である。図13は、スイングレバーストッパの構造を説明する図である。
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。
図2(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を軸支するアームが油圧シリンダ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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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5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。
制御装置53は、振動計52で測定された測定振動値がラインE2により、回転計50で測定された脱気ローラ50の測定回転数がラインE1により、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10Fのピストンロッド位置がラインE4に、より入力される。
ここで、制御装置53には、竪型粉砕機1の基準振動値と、脱気ローラ5の基準回転数が設定されている。この基準振動値と基準回転数は、竪型粉砕機1が安定した状態で効率良く粉砕できている状態、所謂、通常運転時の振動値と脱気ローラの回転数に基づいて定められるものである。
なお、平均に使用する測定時間は特に限定されるものではなく、例えば、24時間を1セットとして平均値を算出しても、6時間を1セットとして平均値を算出しても良い。
なお、平均に使用する測定時間は基準振動値と同様に特に限定されるものではない。
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。
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。
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。
一方、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。
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。
したがって、従来技術と第1実施形態を比較した場合において、従来技術が圧力一定で圧密後の原料層厚みが成り行きなのに対して、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になるように制御するものであるから、原料層に負荷される圧力は成り行きとなる。
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に対して直接接触させないようにするためである。
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。
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
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 (10)
- 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、
竪型粉砕機の振動値と脱気ローラの回転数を測定して測定振動値と測定回転数とするとともに、竪型粉砕機の基準振動値と脱気ローラの基準回転数を定めて、
測定振動値が基準振動値より大きくなった際に、
測定回転数が基準回転数未満の場合は、脱気ローラと回転テーブル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し、
測定回転数が基準回転数以上の場合は、脱気ローラと回転テーブル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竪型粉砕機の運転方法。 - 前記基準振動値を、過去の一定期間で測定された振動値の平均値とする請求項1に記載の竪型粉砕機の運転方法。
- 前記基準回転数を、竪型粉砕機で測定した振動値が、基準振動値より大きくなる前における過去の一定期間で測定された平均値とする請求項1又は請求項2に記載の竪型粉砕機の運転方法。
- 所定の脱気ローラ押圧力により、脱気ローラの位置が保持できなくなった場合には、 測定振動値と基準振動値の関係、又、測定回転数と基準回転数の関係、に係りなく、
脱気ローラと回転テーブル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請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の竪型粉砕機の運転方法。 - 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、
竪型粉砕機の振動値を測定する振動計、脱気ローラの回転数を測定する回転計、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、
振動計で測定した竪型粉砕機の測定振動値と回転計で測定した脱気ローラの測定回転数を制御装置に入力して、制御装置に定めた竪型粉砕機の基準振動値と脱気ローラの基準回転数と比較することにより、
測定振動値が基準振動値より大きくなった際に、
測定回転数が基準回転数未満の場合は、制御装置から隙間寸法制御装置に指令信号を送信して、隙間寸法制御装置を作動させて、脱気ローラと回転テーブル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し、
測定回転数が基準回転数以上の場合は、制御装置から隙間寸法制御装置に指令信号を送信して、隙間寸法制御装置を作動させて、脱気ローラと回転テーブル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ことを特徴とした竪型粉砕機。 - 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5に記載の竪型粉砕機。
- 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6に記載の竪型粉砕機。
- 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7に記載の竪型粉砕機。
- 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5から請求項8までのいずれか1項に記載の竪型粉砕機。
- 前記脱気ローラの位置を測定する測定装置を備えて、所定の脱気ローラ押圧力により、脱気ローラの位置が保持できなくなった場合には、測定振動値と基準振動値の関係、又、測定回転数と基準回転数の関係に係りなく、脱気ローラと回転テーブル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請求項5から請求項9までのいずれか1項に記載の竪型粉砕機。
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