JP2016060929A - 揺動選別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】塊鉱石表面に付着した付着粉を分離除去するのに必要な揺動運動をさせても故障が生じ難く、安定的に稼働することができる揺動選別装置を提供する。
【解決手段】傾斜して設けられた傾斜篩１１を有する篩部材１と、篩部材１を揺動軸の回転により揺動させる駆動部２と、揺動軸２２ａ，２２ｂを介して篩部材１を支持する支持架台３とを備える。支持架台３は、篩部材１の周囲に設けられた架台本体３１を有する。架台本体３１は、篩部材１の一方側側面に対応して設けられ、篩部材１の一方側側面の揺動軸２２ａを回転可能に支持する第１フレーム部３１ａと、篩部材１の他方側側面に対応して設けられ、篩部材１の他方側側面の揺動軸２２ｂを回転可能に支持する第２フレーム部３１ｂとを有する。支持架台３は、さらに、架台本体３１の中間部において、第１フレーム部３１ａと第２フレーム部３２ｂとを繋ぐ中間梁３３とを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、塊状の鉄鉱石（塊鉱石）を揺動選別する揺動選別装置に関する。

高炉原料として使用される塊鉱石は、通常、原料ヤードに山積みの状態で保管されており、降雨により塊鉱石が濡れると、例えば粒径が５〜５０ｍｍの塊鉱石に５ｍｍ以下の微粉が付着する。微粉が多く付着したままの塊鉱石が高炉に装入されると、微粉によって炉内の通気抵抗が増加し、生産性が低下する。

このため、塊鉱石を高炉へ挿入する前に、事前処理として塊鉱石の表面に付着した微粉を除去する処理が行われている。このような処理として、例えば特許文献１には、傾斜スクリーンを揺動軸（クランク軸）の回転により揺動運動させる揺動選別機を用いて付着粉を分離除去することが開示されている。

このような揺動選別機を用いることにより、傾斜スクリーン（篩）の揺動運動によって塊鉱石表面に付着した微粉を効率良く分離除去することができる。

特開２００９−１４９９６９号公報

ところで、特許文献１には詳細には記載されていないが、揺動選別機は、傾斜スクリーンと、傾斜スクリーンを揺動軸（クランク軸）の回転により揺動させる駆動部の他に、傾斜スクリーンを揺動軸（クランク軸）を介して支持する支持架台を有している。

このような揺動選別機において、傾斜スクリーンに塊鉱石表面に付着した付着粉を分離除去するのに必要な揺動運動をさせると、駆動伝達部が破損したり、支持架台や傾斜スクリーンのフレームに亀裂が発生したり、といった故障が生じることが判明した。

よって、本発明は、塊鉱石表面に付着した付着粉を分離除去するのに必要な揺動運動をさせても故障が生じ難く、安定的に稼働することができる揺動選別装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、以下の（１）〜（６）を提供する。

（１）塊状の鉄鉱石に付着した微粒を揺動選別により分離除去する揺動選別装置であって、
傾斜して設けられた傾斜篩を有する篩部材と、
前記篩部材を揺動軸の回転により揺動させる駆動部と、
前記揺動軸を介して前記篩部材を支持する支持架台と
を備え、
前記揺動軸は、前記篩部材の一方側側面および他方側側面に設けられ、
前記支持架台は、
前記篩部材の前記一方側側面に対応して設けられ、前記篩部材の前記一方側側面の前記揺動軸を回転可能に支持する第１フレーム部、および前記篩部材の前記他方側側面に対応して設けられ、前記篩部材の前記他方側側面の前記揺動軸を回転可能に支持する第２フレーム部を有し、前記篩部材の周囲に設けられた架台本体と、
前記架台本体の中間部において、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部とを繋ぐ中間梁と
を有することを特徴とする揺動選別装置。

（２）前記中間梁は、複数本設けられていることを特徴とする（１）に記載の揺動選別装置。

（３）前記中間梁は、前記揺動軸の配置位置に対応した位置に設けられていることを特徴とする（１）または（２）に記載の揺動選別装置。

（４）前記第１フレーム部および前記第２フレーム部は、前記揺動軸を回転可能に支持する軸受を有することを特徴とする（１）から（３）のいずれかに記載の揺動選別装置。

（５）前記揺動軸は、前記篩部材の前記一方側側面および前記他方側側面にそれぞれ複数有することを特徴とする（１）から（４）のいずれかに記載の揺動選別装置。

（６）前記揺動軸は、前記篩部材の前記一方側側面および前記他方側側面に３本ずつ設けられ、前記中間梁は、前記３本の揺動軸の配置位置に対応した位置に、合計で５本設けられていることを特徴とする（１）に記載の揺動選別装置。

本発明によれば、架台本体の中間部において、篩部材の一方側側面の揺動軸を回転可能に支持する第１フレーム部、および篩部材の他方側側面の前記揺動軸を回転可能に支持する第２フレーム部を中間梁で繋ぐようにしたので、第１フレーム部および第２フレーム部の変形が防止され、故障の発生を抑制して、安定した操業を実現することができる。

本発明の一実施形態に係る揺動選別装置の概略構成を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る揺動選別装置の要部を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る揺動選別装置の支持架台の一方側を示す斜視図である。 中間梁を設けない場合の架台本体の第１フレーム部および第２フレーム部の変形を説明するための断面図である。 中間梁が篩枠の最大主応力に及ぼす影響を調査した実験を説明するための図であり、（ａ）は最大主応力の測定位置を説明するための図、（ｂ）および（ｃ）は実験結果を説明するための図である。 中間梁を設けていない装置と、中間梁を５本設けた装置について、操業中の駆動電流を調査した結果を示す図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る揺動選別装置の概略構成を示す斜視図、図２は図１の揺動選別装置の要部を示す断面図、図３は図１の揺動選別装置の支持架台の一方側を示す斜視図である。

揺動選別装置１００は、塊鉱石に付着した微粒の付着粉を分離除去するものであり、水平面に対して傾斜して設けられた篩部材１と、篩部材１を揺動軸の回転により揺動させる駆動部２と、揺動軸を介して篩部材１を支持する支持架台３を有している。

篩部材１は、傾斜篩（傾斜スクリーン）１１と、傾斜篩１１を支持する篩枠１２とを有している。傾斜篩１１は、水平面から２０〜３０°傾斜して設けられており、多数の篩目（孔）１３を有している。篩目１３の目開は例えば５ｍｍである。傾斜篩１１は、正方網でも打ち抜き板でもよい。また、篩部材１の傾斜下部には主回収口１５が設けられている。

篩部材１には、上方からその上部側に被選別物（塊鉱石）が投入され、駆動部２により篩部材１が揺動されることにより、被選別物を形態選別する。すなわち、被選別物を構成する物体の重量、形状および硬度の差により、傾斜して設けられた傾斜篩１１上で反発する弾道が異なることを利用して被選別物を選別する。具体的には、傾斜篩１１上の篩目１３より大きい大径物は傾斜下部の主回収口１５から回収され、傾斜篩１１の篩目１３より小さい小径物は、傾斜篩１１の下方の小径物回収口（図示せず）から回収される構造となっている。

駆動部２は、傾斜篩１１の一方側および他方側にそれぞれ設けられた２つの電動機（モータ）２１ａ，２１ｂと、傾斜篩１１の一方側側面に設けられた３本の揺動軸２２ａと、傾斜篩１１の他方側側面に設けられた３本の揺動軸２２ｂとを有している。３本の揺動軸２２ａおよび３本の揺動軸２２ｂは、それぞれ対応する位置に設けられており、一方側および他方側の揺動軸２２ａ，２２ｂのうち中央の揺動軸が電動機２１ａ、２１ｂの軸に直接つながる駆動軸となっており、他の揺動軸が駆動軸の回転が駆動チェーン（図示せず）を介して伝達される従動軸となっている。

図２に示すように、揺動軸２２はクランク軸として構成され、篩部材１の一方側側面と他方側側面とで対応する揺動軸どうしはギアカップリング２５ａ，２５ｂを介して中間軸２６により接続されている。

支持架台３は、篩部材１の傾斜に対応して篩部材１の周囲に設けられたフレーム構造をなす架台本体３１と、中間梁３３とを有する。

架台本体３１は、篩部材１の一方側側面に設けられ、揺動軸２２ａを支持する第１フレーム部３１ａと、他方側側面に設けられ、揺動軸２２ｂを支持する第２フレーム部３１ｂとを有しており、これらの篩部材１下端部に対応する端部どうしおよび篩部材１上端部に対応する端部どうしが横フレーム３１ｃで繋がっている。

第１フレーム部３１ａは、篩部材１の傾斜に沿った構造のフレームの上に各揺動軸２２ａを回転可能に支持する３つの大軸受３２ａを有している。第２フレーム３１ｂは、篩部材１の傾斜に沿った構造のフレームの上に各揺動軸２２ｂを回転可能に支持する３つの大軸受３２ｂを有している。

中間梁３３は、図２に示すように、架台本体３１の中間部において、第１フレーム部３１ａと第２フレーム部３１ｂとを繋ぐように設けられており、架台本体３１の変形を抑制する機能を有している。本実施形態では、図３に示すように、中間梁３３は５本設けられているが、１本以上であればこれに限定されない。中間梁３３は複数本設けられていることが好ましく、本数が多いほど変形抑制効果が大きいが、被選別物の付着も多くなるため、適切な本数を選択することが好ましい。また、中間梁３３の設置位置は、篩部材１が配置されている領域に対応する部分であることが好ましく、揺動軸２２ａ，２２ｂの直下位置であることが好ましい。本実施形態では、図３に示すように、最上部および中央の揺動軸の直下位置に２本ずつ、最下部の揺動軸の直下位置に１本の中間梁３３を設けている。

支持架台３は、基礎の床に固定されたベース部材４１に防振ゴム３４を介して設置されている。

なお、図２に示すように、篩部材１の篩枠１２には、揺動軸２２ａ，２２ｂを回転可能に支持する小軸受１４ａ，１４ｂが設けられている。また、揺動軸２２ａ，２２ｂにはバランスウエイト２７が設けられている。

以上のように構成された揺動選別装置１００においては、電動機２１ａ，２１ｂにより、クランク軸構造の揺動軸２２ａ，２２ｂを回転させることにより、篩部材１を揺動させつつ、篩部材１内の上部側に上方から被選別物としての塊鉱石を投入する。

揺動された篩部材１上においては、塊鉱石どうしの衝突が促進され、塊鉱石表面に水分で付着した微粉（小径物）が払い落されて傾斜篩１１を通過して分離除去される。これにより、高炉に送られる微粉の割合が少なくなって、高炉において通気抵抗が増加することを抑制することができる。

一方、塊鉱石の中の篩目１３を通過しない径を有する大径物は、傾斜下部の主回収口１５から回収され、傾斜篩１１の篩目１３より小さい小径物は、傾斜篩１１の下方の小径物回収口（図示せず）から回収される。

ところで、篩を用いた選別装置は被選別物を小径物と大径物とに選別する際に一般的に用いられるものであり、選別する際には傾斜した篩部材を上下動させるのが一般的であった。このような上下動する選別装置の場合には、支持架台として、フレームが篩部材の外周に設けられる通常のフレーム構造の支持架台で十分であった。

これに対し、塊鉱石に付着した微粉は水分により強固に付着しているため、これを分離除去しようとすると篩の上下動のみでは十分ではなく、このため、本実施形態では、より分離機能の高い揺動式の篩部材１を採用する。

しかし、本実施形態のように篩部材１を揺動させる場合に、支持架台３の架台本体３１を、第１フレーム部３１ａ、第２フレーム部３１ｂ、横フレーム３１ｃのような篩部材１の外周のフレームのみからなる通常のフレーム構造にすると、ギアカップリング２５ａ，２５ｂのボルト破断、大軸受３２ａ，３２ｂの取り付けボルトの折損、架台本体３１や篩部材１の篩枠１２の亀裂等の故障が発生し、生産性が低下することが判明した。この原因を調査した結果、篩部材１を揺動させる際に、篩部材、支持架台および軸に、単に上下動させる篩装置の場合よりも大きな応力が加わり、支持架台３の架台本体３１を上記のような通常のフレーム構造にすると、不安定な防振ゴム３４の存在および支持架台３の剛性不足のため、図４に示すように架台本体３１の第１フレーム部３１ａおよび第２フレーム部３１ｂが内側に変形するためであることが判明した。

そこで、本実施形態では、架台本体３１の中間部の篩部材１に対応する部分において、第１フレーム部３１ａと第２フレーム部３１ｂとを繋ぐように中間梁３３を設ける。これにより、篩部材１の一方側側面の揺動軸２２ａを支持する第１フレーム部３１ａと、他方側側面の揺動軸２２ｂを支持する第２フレーム部３１ｂとが内側に変形することが防止され、支持架台３の剛性を高めることができ、発生する応力を緩和して、ギアカップリング２５ａ，２５ｂのボルト破断、大軸受３２ａ，３２ｂの取り付けボルトの折損、架台本体３１や篩部材１の篩枠１２の亀裂等の故障の発生を抑制して、安定した操業を実現することができる。

中間梁３３は、１本以上であればこのような効果を奏するが、複数本設けられていることが好ましく、本数が多いほど変形抑制効果が高い。ただし、本数が多すぎると被選別物の付着が多くなるため、適切な本数を選択することが好ましく、本実施形態では５本設けている。また、中間梁３３の設置位置は、篩部材１が配置されている領域に対応する部分であることが好ましく、揺動軸２２ａ，２２ｂの直下位置であることが好ましい。本実施形態では、図３に示すように、最上部および中央の揺動軸の直下位置に２本ずつ、最下部の揺動軸の直下位置に１本の中間梁３３を設けている。

次に、本発明の効果を確認した実験について説明する。
まず、中間梁が篩枠の最大主応力に及ぼす影響を調査した。ここでは、揺動選別装置として、中間梁を設けていないもの、中間梁を最上部の揺動軸の直下位置に１本設けたもの、中間梁を図３に示すように５本設けたものについて、図５（ａ）に示すように、篩枠の一方側（Ａ側）と他方側（Ｂ側）についてそれぞれ#１〜#４に示す位置の動作中の主応力を測定した。その際の各位置での規格化された最大主応力を図５（ｂ）、（ｃ）に示す。ここで、「規格化された最大主応力」は、最も大きかった中間梁なしの装置におけるＢ側#２の最大主応力を１００として規格化したものである。

これらの図に示すように、中間梁なしの場合の最大主応力の最大値１００に対し、中間梁を１本設けた場合の最大主応力の最大値は５９．８、中間梁を５本設けた場合の最大主応力は１８．３であり、中間梁を設けることにより中間梁がないものよりも最大主応力が低く、中間梁が１本のものよりも５本のもののほうが最大主応力が低いことが確認された。したがって、中間梁を設けずに主応力値が疲労限以上となるおそれがある場合にも、中間梁を設けることにより主応力値を疲労限以下にすることができることがわかった。

次に、中間梁を設けていない装置と、中間梁を５本設けた装置について、操業中の駆動電流を調査した。その結果を図６に示す。図６（ａ），（ｂ）は、それぞれ中間梁なしの場合のＡ側およびＢ側（図５（ａ）参照）のモータ電流を示し、図６（ｃ），（ｄ）は、それぞれ中間梁５本の場合のＡ側およびＢ側のモータ電流を示す。

これらの図に示すように、中間梁なしの場合は、定格電流値付近で操業しており、電流のバラツキも大きいが、中間梁を設けることにより、電流値が低下し安定していることがわかる。すなわち、適当な本数の中間梁を設けることにより、モータの過負荷によるトラブルを生じることなく安定操業が可能であることが確認された。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、揺動選別装置として、揺動軸が篩部材の一方側側面と他方側側面に３本ずつ設けた場合について示したが、本数は３本に限るものではない。ただし、安定した揺動動作を行うためには２本以上ずつ設けることが好ましい。

１ 篩部材
２ 駆動部
３ 支持架台
１１ 傾斜篩
１２ 篩枠
１３ 篩目
１４ａ，１４ｂ 小軸受
２１ａ，２１ｂ 電動機
２２ａ，２２ｂ 揺動軸
２５ａ，２５ｂ ギアカップリング
２６ 中間軸
３１ 架台本体
３１ａ 第１フレーム部
３１ｂ 第２フレーム部
３１ｃ 横フレーム部
３２ａ，３２ｂ 大軸受
３３ 中間梁
３４ 防振ゴム
４１ ベース部材
１００ 揺動選別装置

Claims (6)

1. 塊状の鉄鉱石に付着した微粒を揺動選別により分離除去する揺動選別装置であって、
   傾斜して設けられた傾斜篩を有する篩部材と、
   前記篩部材を揺動軸の回転により揺動させる駆動部と、
   前記揺動軸を介して前記篩部材を支持する支持架台と
   を備え、
   前記揺動軸は、前記篩部材の一方側側面および他方側側面に設けられ、
   前記支持架台は、
   前記篩部材の前記一方側側面に対応して設けられ、前記篩部材の前記一方側側面の前記揺動軸を回転可能に支持する第１フレーム部、および前記篩部材の前記他方側側面に対応して設けられ、前記篩部材の前記他方側側面の前記揺動軸を回転可能に支持する第２フレーム部を有し、前記篩部材の周囲に設けられた架台本体と、
   前記架台本体の中間部において、前記第１フレーム部と前記第２フレーム部とを繋ぐ中間梁と
   を有することを特徴とする揺動選別装置。
2. 前記中間梁は、複数本設けられていることを特徴とする請求項１に記載の揺動選別装置。
3. 前記中間梁は、前記揺動軸の配置位置に対応した位置に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の揺動選別装置。
4. 前記第１フレーム部および前記第２フレーム部は、前記揺動軸を回転可能に支持する軸受を有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の揺動選別装置。
5. 前記揺動軸は、前記篩部材の前記一方側側面および前記他方側側面にそれぞれ複数有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の揺動選別装置。
6. 前記揺動軸は、前記篩部材の前記一方側側面および前記他方側側面に３本ずつ設けられ、前記中間梁は、前記３本の揺動軸の配置位置に対応した位置に、合計で５本設けられていることを特徴とする請求項１に記載の揺動選別装置。

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