JP2016077938A - 粉砕装置および粉砕装置の軸受用潤滑油置換方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、粉砕装置が備える粉砕ローラを粉砕テーブルに近接または離間させる際の回転軸となる偏心軸を軸受装置によって支持することが記載されている。
軸受装置が前述した粉砕装置のように微粒子等の異物が軸受の周辺に存在する環境に設置されて運用する場合、潤滑油に異物が混入して潤滑油が劣化するとともに潤滑油に混入した異物によって軸部材や軸受部材に摩耗が生じてしまうという問題がある。
本発明の一態様に係る粉砕装置は、粉砕テーブルと、前記粉砕テーブルとの間で固体燃料を粉砕する粉砕ローラと、前記粉砕ローラを支持する軸部材と、前記軸部材の外周面を支持する内周面を有する軸受部とを備え、前記軸受部は、中心軸に沿って延びる筒状の軸受部材と、外部から供給される潤滑油を前記軸部材の外周面と前記軸受部材の内周面との間の潤滑油空間へ供給する潤滑油供給部と、前記潤滑油空間から流出する前記潤滑油を回収するとともに該回収した潤滑油を外部へ排出する潤滑油排出部とを有し、前記軸受部材は、前記中心軸に沿った前記軸受部材の一端部側の前記内周面に形成される第1環状溝と、前記中心軸に沿った前記軸受部材の他端部側の前記内周面に形成される第2環状溝と、前記第1環状溝に接続される一端部から前記第2環状溝に接続される他端部に向けて前記中心軸の周囲の少なくとも一部を旋回するように前記内周面に形成される螺旋溝とを有し、前記潤滑油供給部は前記第1環状溝に前記潤滑油を供給し、前記潤滑油排出部は前記第2環状溝を介して前記軸受部材の他端部から流出する前記潤滑油を前記外部へ排出する。
そのため、軸部材とそれを支持する軸受装置とが摺動する部分に粉砕装置が粉砕した固体燃料の微粉等の異物が侵入して潤滑油に混入してしまう場合であっても、潤滑油が劣化して軸部材や軸受部材に摩耗が生じる不具合を防止することができる。
本構成によれば、螺旋溝の断面積よりも第2環状溝の断面積が大きいため、螺旋溝に流入した潤滑油が螺旋溝から流出する際に第2環状溝に流入しやすい。また、第2環状溝の溝幅よりも第1環状溝の断面積が大きいため、第2環状溝における潤滑油の油圧を上昇させやすく、第2環状溝からの潤滑油の流出を適切に行わせることができる。したがって、軸受部における潤滑油の置換性を向上させることができる。
本構成によれば、螺旋溝の溝幅よりも第2環状溝の溝幅が広いため、螺旋溝に流入した潤滑油が螺旋溝から流出する際に第2環状溝に流入しやすい。また、第2環状溝の溝幅よりも第1環状溝の溝幅が広いため、第2環状溝における潤滑油の油圧を上昇させやすく、第2環状溝からの潤滑油の流出を適切に行わせることができる。したがって、粉砕装置の軸受部における潤滑油の置換性を向上させることができる。
このようにすることで、第2環状溝から軸受部材の他端部への潤滑油の流出を容易にし、粉砕装置の軸受部における潤滑油の置換性を更に向上させることができる。
したがって、本構成によれば、潤滑油空間から外部空間への潤滑油の漏れと、外部空間から潤滑油空間への異物の侵入とをそれぞれ適切に抑制することができる。
このようにすることで、同形状かつ同材料の一対のシール部材を、第1シール部材の第1リップと第2シール部材の第2リップとを中心軸に沿う方向で対称になるように配置する比較的簡易な構成により、潤滑油空間から外部空間への潤滑油の漏れと、外部空間から潤滑油空間への異物の侵入とをそれぞれ適切に抑制することができる。
そのため、軸部材とそれを支持する軸受装置とが摺動する部分に粉砕装置が粉砕した固体燃料の微粉等の異物が侵入して潤滑油に混入してしまう場合であっても、潤滑油が劣化して軸部材や軸受部材に摩耗が生じる不具合を防止することができる。
本実施形態の固体燃料粉砕装置10は、竪型ミルとよばれる形式の装置である。
本実施形態の固体燃料粉砕装置10は、ハウジング11と、粉砕テーブル12と、粉砕ローラ13と、駆動部14と、駆動軸15と、分級部16と、固体燃料投入部17とを備える。
粉砕テーブル12は、ハウジング11内の下部に配置され、上下方向に延在する軸線周りに回転可能に取り付けられる。粉砕テーブル12は、駆動部14からの駆動力により駆動軸15回りに回転する。
図1では、粉砕ローラ13が1つのみ示されているが、粉砕テーブル12の粉砕面12cを押圧するように、外周方向に一定の間隔を空けて、複数のローラ13が配置される。例えば、外周部12b上に120°の角度間隔を空けて、3つのローラ13が配置される。この場合、3つのローラ13が粉砕テーブル12の粉砕面12cと接する部分(押圧する部分)は、粉砕テーブル12の中心部12aからの距離が等距離となる。
固体燃料投入部17は、ハウジング11の上端を貫通するように取り付けられ上部から投入される固体燃料を粉砕テーブル12の中心部12aに供給する。
図2に示す外部空間には、ハウジング内外部空間SAとハウジング外外部空間SBとがある。ハウジング内外部空間SAおよびハウジング外外部空間SBは、いずれも後述する内部空間SPの外部に位置する空間である。ハウジング内外部空間SAはハウジング11の内部に位置する空間であり、ハウジング外外部空間SBはハウジング11の外部に位置する空間である。ハウジング内外部空間SAは、ハウジング11の内部に位置しているため、高温(例えば、約250℃)かつ固体燃料を粉砕した微粉炭等が存在する空間となっている。
ローラ支持部20は、粉砕ローラ13を取り付ける回転軸21と、回転軸21を保持する本体22と、本体22の側部に固定して取り付けられた偏心軸23(軸部材)と、本体22の上面に上方へ延在するように取り付けられたアーム24と、本体22の下面に下方に突出するように設けられた突起部25を備える。
偏心軸23は、その中心軸が略水平方向であり、粉砕テーブル12の円形形状の接線方向に延在するように配置されている。ローラ支持部20は偏心軸23を中心に回動可能となっている。偏心軸23を中心にローラ支持部20が回動することにより、粉砕テーブル12の外周部12bに対する粉砕ローラ13の距離が変化する。
突起部25は、ローラ支持部20が偏心軸23を中心に一定の位置まで揺動した場合に、ストッパ30に突き当たる。
図3には偏心軸23の一端部に取り付けられた軸受装置50のみが示されているが、偏心軸23の他端部にも軸受装置50が取り付けられる。図3に示すように、軸受装置50は、締結ボルト60によってハウジング11に固定される。図3には1本の締結ボルト60のみが示されているが、中心軸X回りの複数箇所に複数の締結ボルト60が設けられる。
エンドカップ52は、偏心軸23の端部を収容するとともにブッシュ51が内周面に取り付けられる略円筒状の部材である。ブッシュ51は後述する潤滑油の流通用溝などの加工が可能であるとともに、スリーブ23bとの摺動摩擦で摩耗に耐える必要がある。
ブッシュ51の材料として、例えば、機械構造用鋼管や高力黄銅系鋳物などを用いるのが望ましい。
スラストプレート70の内周面の径はスリーブ23bの外周面の径よりも大きくなっている。これは、軸受装置50等をメンテナンスする際に、スリーブ23bの外周面に沿ってスラストプレート70を移動可能にするためである。
第1リップシール54aは、潤滑油が存在する内部空間SPからハウジング内外部空間SAへの潤滑油の漏れを抑制する方向に第1リップ54cを配置したものである。第1リップ54cが弾性力によりスリーブ23bに向けて径方向に押し付けられることにより、第1リップ54cとスリーブ23bとの接触位置にシール領域が形成される。このシール領域により、内部空間SPからハウジング内外部空間SAへの潤滑油の漏れ出しが抑制される。
また、第2リップシール54bの端部と第2リップ54dの端部との中心軸X方向の距離はAとなっている。また、スラストプレート70に接触するブッシングリテーナ53の端部から第2リップシール54bの端部との中心軸X方向の距離はBとなっている。また、スラストプレート70に接触するブッシングリテーナ53の端部からスリーブ23bの外周面の端部との中心軸X方向の距離はCとなっている。そして、W,A,B,Cとの間には、以下の式(1)が成り立つ。式(1)を用いることにより、メンテナンスなど組立時の調整においては、距離A,距離B,距離Cを計測することで、かかり代Wの値を簡易に算出することができる。
W=(A+B)−C (1)
また、スリーブ23bの外周面の端部と第2リップ54dの端部とは0.5mm以上離れているのが望ましく、より望ましくは0.7mm以上である。つまり、かかり代Wの値は、0.5mm以上とするのが望ましく、より好ましくは0.7mm以上である。
図3に示すように、シール55の環状の周囲部分は、エンドカップ52の端面に締結ボルト57により締結される環状プレート56と接触してシール領域を形成する。
潤滑油の供給を行わないときは、潤滑油供給口58aをプラグなどで栓をしてもよい。また、潤滑油供給口58aは、逆止弁の機構を備えており、潤滑油供給流路58bに供給された潤滑油が潤滑油供給口58aから外部へ流出しないようになっていてもよい。
潤滑油回収部59cは、ブッシュ51の端部から流出する内部空間SPの潤滑油を回収する空間である。潤滑油回収部59cに回収された潤滑油は、潤滑油排出流路59bを介して潤滑油排出口59aに導かれる。
潤滑油排出口59aは、潤滑油回収部59cに回収された潤滑油をハウジング外外部空間SBに流出させる場合に流通状態とされ、潤滑油回収部59cに回収された潤滑油をハウジング外外部空間SBに流出させない場合に封止状態とされる。
図5および図6に示すように、ブッシュ51は、中心軸Xに沿ったブッシュ51の一端部側の内周面51bに形成される第1環状溝91と、中心軸Xに沿ったブッシュ51の他端部側の内周面51bに形成される第2環状溝92と、第1環状溝91と第2環状溝92との間の内周面51bに形成される螺旋溝93(93a,93b,93c)とを備えている。これらの溝の断面形状として、例えば、半円形状を採用することができる。
なお、螺旋溝93が中心軸Xの周囲を旋回する範囲は、図5および図6に示す1周半に限られない。例えば、1周(中心軸X回りに360°の位相変化),2周(中心軸X回りに720°の位相変化),半周(中心軸X回りに180°の位相変化)など、中心軸Xの周囲の少なくとも一部を旋回するように螺旋溝93を形成してもよい。
Wr<W2<W1 (2)
すなわち、螺旋溝93の溝幅Wrよりも第2環状溝92の溝幅W2が広く、第2環状溝92の溝幅W2よりも第1環状溝91の溝幅W1が広くなっている。
また、第2環状溝92のブッシュ51の他端部側の端部(図6における第2環状溝92の左端部)から第2環状溝92のブッシュ51の他端部との間の各種溝のない領域である幅W3が第2環状溝92の溝幅W2よりも狭い。
溝幅のW1,W2,Wr、および幅W3の具体例として、例えば、18mm,12mm,6mm、および7mmを採用することができる。
本実施形態の軸受装置50において、ブッシングリテーナ53は、粉砕ローラ13があり微粉炭などが存在するハウジング11の内部であるハウジング内外部空間SAに存在している。偏心軸23が中心軸X回りに回動する際にブッシングリテーナ53とスラストプレート70との接触部分が摺動するため、この接触部分にシール領域を設けてもこの接触部分を介して微粉炭等の異物がブッシングリテーナ53の内周側に導かれる場合がある。
潤滑油供給流路58bは、潤滑油供給口58aから流入する潤滑油を、潤滑油供給穴51aを介して第1環状溝91へ供給する(潤滑油供給工程)。
このように、螺旋溝93を介して、第1環状溝91から第2環状溝92へ潤滑油を流通させる(潤滑油流通工程)。
ブッシュ51内表面では、第1環状溝91から第1螺旋溝93a,第2螺旋溝93b,第3螺旋溝93cの複数の螺旋溝93へと分岐して潤滑油が供給されるため、スリーブ23bやブッシュ51の間の摺動面に全面にわたり、ほぼ均一に潤滑油が供給される。
本実施形態の軸受装置50によれば、外部から供給される潤滑油が、ブッシュ51の内周面51bに形成される第1環状溝91へ供給され、その第1環状溝91に一端部が接続される螺旋溝93に流入する。
第1環状溝91の溝幅W1に比較して、螺旋溝93の溝幅Wrは狭く設定されているので螺旋溝93の流路抵抗が大きくなり、第1環状溝91から複数の各螺旋溝93(第1螺旋溝93a,第2螺旋溝93b,第3螺旋溝93c)への潤滑油の分岐が均一になる。
このようにすることで、幅W3の存在により、第2環状溝92の溝幅W2よりもスペースをとることなく適度な流路抵抗となることで、螺旋溝93から第2環状溝92に潤滑油を合流させせることができる。また、幅W3が狭く適度な流路抵抗となることから、第2環状溝92からブッシュ51の他端部への潤滑油の流出する速度が低下し、潤滑油回収部59cで回収し易くなる。したがって、潤滑油排出流路59bを経由してハウジング外外部空間SBに潤滑油を排出することが容易となり、軸受装置50における潤滑油の置換性を更に向上させることができる。
このようにすることで、同形状かつ同材料の一種類のリップシールを表裏反対に向けた一対のリップシールを配置する比較的簡易な構成により、内部空間SPからハウジング内外部空間SAへの潤滑油の漏れと、ハウジング内外部空間SAから内部空間SPへの異物の侵入とをそれぞれ適切に抑制することができる。このため、第1リップシール54aと第2リップシール54bの部品種類を少なくし、メンテナンス用交換部品種類数の低減が可能となり好ましい。
以上の説明においては、潤滑油を置換する際に、作業者が潤滑油供給口58aと潤滑油ポンプとを接続し、作業者が潤滑油排出口59aを封止状態から流通状態に切り換えるものとしたが、他の態様であってもよい。
例えば、潤滑油供給口58aと潤滑油ポンプとを常時接続し、潤滑油排出口59aを常時流通状態としておくようにしてもよい。この場合、潤滑油ポンプを常時駆動して潤滑油の置換を常時に行うようにしてもよい。潤滑油ポンプ入口部分または出口部分にフィルタを設置して混入した異物を除去しながら潤滑油の置換を行ってもよい。また、潤滑油ポンプを定期的に駆動して潤滑油の置換を定期的に行うようにしてもよい。
11 ハウジング
12 粉砕テーブル
13 粉砕ローラ
23 偏心軸(軸部材)
23a 軸本体
23b スリーブ
50 軸受装置
51 ブッシュ(軸受部材)
51a 潤滑油供給穴
52 エンドカップ(保持部材)
53 ブッシングリテーナ(固定部材)
53a 段差部
54 リップシール(シール部)
54a 第1リップシール(第1シール部材)
54b 第2リップシール(第2シール部材)
54c 第1リップ
54d 第2リップ
58 潤滑油供給部
59 潤滑油排出部
70 スラストプレート(スラスト軸受)
80 ライナー
91 第1環状溝
92 第2環状溝
93 螺旋溝
SA ハウジング内外部空間
SB ハウジング外外部空間
SP 内部空間(潤滑油空間)
W かかり代
X 中心軸
Claims (8)
- 粉砕テーブルと、
前記粉砕テーブルとの間で固体燃料を粉砕する粉砕ローラと、
前記粉砕ローラを支持する軸部材と、
前記軸部材の外周面を支持する内周面を有する軸受部とを備え、
前記軸受部は、
中心軸に沿って延びる筒状の軸受部材と、
外部から供給される潤滑油を前記軸部材の外周面と前記軸受部材の内周面との間の潤滑油空間へ供給する潤滑油供給部と、
前記潤滑油空間から流出する前記潤滑油を回収するとともに該回収した潤滑油を外部へ排出する潤滑油排出部とを有し、
前記軸受部材は、
前記中心軸に沿った前記軸受部材の一端部側の前記内周面に形成される第1環状溝と、
前記中心軸に沿った前記軸受部材の他端部側の前記内周面に形成される第2環状溝と、
前記第1環状溝に接続される一端部から前記第2環状溝に接続される他端部に向けて前記中心軸の周囲の少なくとも一部を旋回するように前記内周面に形成される螺旋溝とを有し、
前記潤滑油供給部は前記第1環状溝に前記潤滑油を供給し、
前記潤滑油排出部は前記第2環状溝を介して前記軸受部材の他端部から流出する前記潤滑油を外部へ排出する粉砕装置。 - 前記螺旋溝の断面積よりも前記第2環状溝の断面積が大きく、該第2環状溝の断面積よりも前記第1環状溝の断面積が大きい請求項1に記載の粉砕装置。
- 前記第1環状溝の断面形状と、前記第2環状溝の断面形状と、前記螺旋溝の断面形状は半円形状であり、
前記螺旋溝の溝幅よりも前記第2環状溝の溝幅が広く、該第2環状溝の溝幅よりも前記第1環状溝の溝幅が広い請求項1に記載の粉砕装置。 - 前記第2環状溝の前記軸受部材の他端部側の端部と前記軸受部材の他端部との幅が、前記第2環状溝の溝幅よりも狭い請求項3に記載の粉砕装置。
- 前記軸部材の端部を収容するとともに前記軸受部材が内周面に取り付けられる略円筒状の保持部材と、
前記保持部材の前記中心軸方向の一端部に取り付けられるとともに前記軸受部材の前記中心軸方向の位置を固定する円環状の固定部材と、
前記固定部材の内周面と前記軸部材の外周面との間に配置されるとともに外部空間と前記潤滑油空間との間を遮断するシール部とを備え、
前記固定部材は、前記軸部材に取り付けられるスラスト軸受が前記軸部材の回転に伴って前記中心軸回りに回転する際に該スラスト軸受と接触しつつ摺動し、
前記シール部は、前記潤滑油空間から前記外部空間への潤滑油の漏れを抑制した第1シール部材と、前記外部空間から前記潤滑油空間への異物の侵入を抑制した第2シール部材とを有し、
前記第1シール部材を前記第2シール部材よりも前記軸受部材側に配置するとともに前記第1シール部材と前記第2シール部材とを連続して配置した請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の粉砕装置。 - 前記第1シール部材と前記第2シール部材とは、同形状であり、かつ同材料により形成され、前記第1シール部材の第1リップと前記第2シール部材の第2リップとを前記中心軸に沿う方向で対称になるよう配置している請求項5に記載の粉砕装置。
- 前記軸受部は前記軸部材が軸本体と該軸本体の外周面に取り付けられる円筒状のスリーブを有し、
前記軸受部材と前記シール部とが前記スリーブの外周面と接触する位置に配置され、
前記固定部材の内周側に形成された段差部には、前記シール部と環状の板状部材であるライナーとが収容され、
前記軸受部材と、前記シール部と、前記ライナーと、前記固定部材とが、前記中心軸に沿ってこれらの順に接触した状態で配置されており、
前記スリーブの外周面の端部と前記第2リップの端部とが前記ライナーの厚みによって所定距離以上離間している請求項6に記載の粉砕装置。 - 粉砕テーブルと、前記粉砕テーブルとの間で固体燃料を粉砕する粉砕ローラと、前記粉砕ローラを支持する軸部材と、前記軸部材の外周面を支持する内周面を有するとともに中心軸に沿って延びる筒状の軸受部材とを備える粉砕装置の軸受用潤滑油置換方法であって、
前記軸受部材は、前記中心軸に沿った前記軸受部材の一端部側の前記内周面に形成される第1環状溝と、前記中心軸に沿った前記軸受部材の他端部側の前記内周面に形成される第2環状溝と、前記第1環状溝に接続される一端部から前記第2環状溝に接続される他端部に向けて前記中心軸の周囲の少なくとも一部を旋回するように前記内周面に形成される螺旋溝とを有し、
潤滑油供給部を介して外部から供給される潤滑油を第1環状溝へ供給する潤滑油供給工程と、
前記螺旋溝を介して前記第1環状溝から前記第2環状溝へ前記潤滑油を流通させる潤滑油流通工程と、
前記第2環状溝を介して前記軸受部材の他端部から流出する前記潤滑油を回収するとともに該回収した前記潤滑油を潤滑油排出部から外部へ排出する潤滑油排出工程と、
を備える粉砕装置の軸受用潤滑油置換方法。
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