JP2016147235A - 竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】竪型粉砕機の粉砕ローラとローラ軸の間に粉粒体などの侵入を効率良く遮断する軸竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造を提供する。
【解決手段】回転テーブル上に接して転動する粉砕ローラ１６と、前記粉砕ローラ１６を回転自在に軸支するローラ軸１６ａの間に、異物の侵入を防止するシール構造を備えた竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造５０において、前記シール構造は、前記粉砕ローラ１６のローラカバー６２の外周面に形成された円筒状の回転シール６０と、前記回転シール６０の外周面と所定間隔を開けて対向する内周面を有し、前記ローラ軸１６ａのブラケット７２に取り付けた円筒状の固定シール７０を備え、前記回転シール７０は、外周面に前記粉砕ローラ１６の回転方向と反対方向にねじ切り加工したねじ溝６４を形成していることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に、石炭、オイルコークス、石灰石、スラグ、クリンカ、セメント原料又は化学品等の原料を回転テーブル上で従動する粉砕ローラで粉砕する竪型粉砕機における、粉砕ローラとローラ軸の間に設けた粉砕ローラのシール構造に関する。

石炭等の原料を粉砕する粉砕機として、竪型粉砕機が広く用いられている。従来の竪型粉砕機は、粉砕機の外郭を形成するケーシング内に、回転テーブルと、回転テーブルの上面外周部を円周方向に等分する位置に配置した複数個の粉砕ローラを備えている。

このような粉砕機は、回転テーブルの中央に粉砕原料が供給されると回転テーブルの回転により、粉砕原料が回転テーブルの外周部へと移動する。外周部には、粉砕ローラが圧接して回転しているので、粉砕原料は、粉砕ローラと回転テーブルの間へ侵入して粉砕される。そして、回転テーブルの外周面とケーシングの内周面との間の環状通路から吹き上がる熱空気によって、熱空気とともに粉粒体が乾燥されながらケーシング内を上昇する。粉粒体は、ケーシング内の上部に設けた分級手段によって振り分けられて所定粒度の製品が外部へ排出される。

分級手段を通過できない粉体は再度回転テーブル上に落下して粉砕される。このような粉砕機の内部では、上昇する粉粒体と落下する粉粒体とが混ざり合い粉粒体濃度が高い状態となっている。

竪型粉砕機の粉砕ローラは回転テーブルの上面に接して従動する構造を採用している。自由回転する粉砕ローラは、固定されたローラ軸によって支持されている。そして粉砕ローラとローラ軸の間にはオイルシールや、ベアリングが取り付けられている。ケーシング内で舞い上がった粉粒体や粉砕原料が粉砕ローラとローラ軸に間に侵入して堆積すると、堆積した粉粒体などがローラ回転と堆積圧によって粉砕ローラとローラ軸の間が摩耗する。この摩耗が進行すると、粉砕ローラとローラ軸の間の隙間が広がってさらに粉粒体、粉砕原料などが入り込みやすくなり、オイルシールの破損や、最終的にはベアリングの損傷が発生し、ローラ回転の不具合の原因となっていた。

このため、従来、粉砕ローラとローラ軸の隙間にシール構造を取り付けて、異物が混入しないように保護している。図５は従来の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造の説明図である。なお、説明の便宜上、回転シールと固定シールのみ斜線入りで示している。図示のように、従来のシール構造１は、ローラ軸２の円筒状のブラケット３に取り付けた固定シール４と、粉砕ローラ５のローラカバー６の外周面に取り付けた回転シール７を主な基本構成としている。固定シール４および回転シール７はいずれも円筒形状であり、回転シール７の外周面に、固定シール４の内周面が対向するように取り付けられている。また、回転中の粉砕ローラ５は激しく振動するため、固定シール４および回転シール７は接触させることができず、所定の隙間（例えば１．５ｍｍ）を設けている。

固定シール４と回転シール７の隙間は、異物が混入しないように小さく設定しているが、粒径の細かい粉粒体の侵入を完全に防ぐことができない。また粒径の細かい微粉が侵入して摩耗が進行して隙間が大きくなると、この間に粒径の大きい粉粒体が侵入して摩耗が加速してしまう。

そこで特許文献１では、固定シールと回転シールの隙間に異物が侵入する方向と逆方向、換言すると外気をケーシング内へ向けて導入可能なシール機構が開示されている。

特開２００２−５９０１６号公報

しかしながら特許文献１に開示のシール構造では、ケーシング内の粉粒体などが多い場合、または付着性の高い（粘着性のある）粉砕原料の場合には、稼働初期は異物の侵入を防げるものの、長時間の稼働によって摩耗が進行するおそれがあった。また、回転シールの外周面と固定シールの内周面の隙間が一定、換言すると平行となるように配置されているため、隙間部分が長くなり、外気の通過抵抗が大きく、ケーシング内部の差圧が低下してしまい、粉粒体を吹き飛ばす風力が少なくなって、粉砕工程に支障を来すおそれがある。

上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、竪型粉砕機の粉砕ローラとローラ軸の間に粉粒体などの侵入を効率良く遮断する竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造を提供することを目的としている。

本発明は上記の課題を解決するための第１の手段として、竪型粉砕機の回転テーブル上に接して転動する粉砕ローラと、前記粉砕ローラを回転自在に軸支するローラ軸の間に、異物の侵入を防止するシール構造を備えた竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造において、前記シール構造は、前記粉砕ローラのローラカバーの外周面に形成された円筒状の回転シールと、前記回転シールの外周面と所定間隔を開けて対向する内周面を有し、前記ローラ軸のブラケットに取り付けた円筒状の固定シールを備え、前記回転シールは、外周面に前記粉砕ローラに向けて前記粉砕ローラの回転方向と反対方向にねじ切り加工したねじ溝を形成していることを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造を提供することにある。
このような構成により、回転シールの回転に伴い、エア通路を通過する外気が回転シールの外周面に設けたねじ溝に沿って螺旋状に旋回して遠心力が働いて放射状にケーシング内へ導入される。このためローラ軸の軸心を中心として、粉砕ローラとローラ軸の隙間に侵入しようとする粉粒体を放射状に吹き飛ばすことができる。従って粉粒体の侵入を効率良く防いでベアリングなどの摩耗を低減して、粉砕処理の長時間の稼働を実現できる。

本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、前記第１の手段において、前記ねじ溝は、多条ねじ加工したことを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造を提供することにある。
このような構成を採用することにより、ねじ溝の通路が長く、換言すると通路面積が大きくなり、ねじ溝に沿って螺旋状に旋回して遠心力がより強く働いて放射状にケーシング内へ導入することができる。

本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、前記第１または第２の手段において、前記回転シールは、前記ローラカバーの端部から前記粉砕ローラに向けて拡径した円錐台形状に形成したことを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造を提供することにある。
このような構成を採用することにより、外気の導入口が広がって、外気が入り込みやすくなるとともに、排出口が狭まって外気の風速が高まり隙間に侵入しようとする粉粒体をケーシング内部側へ向けて効率的に吹き飛ばすことができる。

上記のような本発明によれば、ローラ軸の軸心を中心として、粉砕ローラとローラ軸の隙間に侵入しようとする粉粒体を放射状に吹き飛ばすことができる。従って、従来のように粉砕ローラと軸受の間の隙間を平行に形成し外気を導入する構成に比べて、粉粒体の侵入を効率良く防いで長期稼働を実現できる。

また、外気の導入口が広がって、外気が入り込みやすくなるとともに、排出口が狭まって外気の風速が高まり隙間に侵入しようとする粉粒体をケーシング内部側へ向けて効率的に吹き飛ばすことができる。

本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造の拡大図である。 粉砕ローラのエア通路の説明図である。 変形例の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造の拡大図である。 竪型粉砕機の構成概略図である。 従来の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造の説明図である。

本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造の実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。

［竪型粉砕機］
図４は竪型粉砕機の構成概略図である。なお図４において竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造の構成は省略している。図４に示すように竪型粉砕機１０は、ケーシング１２と、回転テーブル１４と、回転テーブル１４の上面外周部を円周方向に等分する位置に配置した複数個の粉砕ローラ１６と、回転テーブル１４の外周に沿って形成した環状通路４０と、ケーシング１２の上部に設けた分級手段３０を主な基本構成としている。

粉砕ローラ１６は、支点となる下部ケーシング１２Ｂに回動自在に軸着した上部アーム２０と、上部アーム２０と一体に形成した下部アーム２２とを介して油圧シリンダ２４のピストンロッドに連結されている。粉砕ローラ１６は油圧シリンダ２４の作動によって回転テーブル上面１４Ａに横圧されて、回転テーブル１４に粉砕原料を介して従動することによって回転する。

ケーシング１２の回転テーブル上面１４Ａの上方には、分級手段３０が設けられている。
分級手段３０は、回転軸３０ａと、回転羽根３０ｂと、固定羽根３０ｃを備えている。回転軸３０ａはケーシング１２の上面から下方へ垂下し、外部の駆動モータ（不図示）により回転自在な構成である。回転軸３０ａの下部には、回転軸３０ａを軸心として環状に複数の回転羽根３０ｂが並んで形成されている。さらに、回転羽根３０ｂの外周には、複数の固定羽根３０ｃが並んで形成されている。回転羽根３０ｂ及び固定羽根３０ｃはいずれも、長手方向が回転軸３０ａの軸心と平行に配置されており、ケーシング１２内を上昇してきた熱空気は、回転軸３０ａ軸心と平行な羽根の隙間から供給される。このような構成の分級手段３０は、回転軸３０ａと共に回転羽根３０ｂが回転し、固定羽根３０ｃと回転羽根３０ｂを通過した微細な粉粒体のみが上部取出口４４から排出される。

固定羽根３０ｃの下端部には、整流コーン３０ｅが設けられている。整流コーン３０ｅは、上方から下方に向かって径が小さくなる漏斗状に形成し、分級手段３０を通過できなかった粉粒体を捕捉して、下部の排出口から回転テーブル上面１４Ａへ供給する構造となっている。

整流コーン３０ｅには、原料投入シュート３４が接続している。この原料投入シュート３４を介して原料投入口３２から回転テーブル上面１４Ａに原料が投入される。
原料投入シュート３４から投入した原料は、回転テーブル上面１４Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面１４Ａの外周部に移動して、回転テーブル上面１４Ａと粉砕ローラ１６の間に噛み込まれ粉砕される。そして、粉砕された粉粒体の一部は、回転テーブル上面１４Ａの外縁部に周設されて原料の層厚を調整するダムリング３８を乗り越えて、回転テーブル上面１４Ａの外周部とケーシング１２の隙間である環状通路４０へと向かう。ここで、下部ケーシング１２Ｂの回転テーブル１４の下方には、所定温度に加熱された熱空気を導入するためのガス導入口４２を設けている。

竪型粉砕機１０の運転中において、ガス導入口４２より熱空気を導入することによって、ケーシング１２内において回転テーブル１４の下方から分級手段３０を通過して上部取出口４４へと流れる熱空気の気流が生じている。
竪型粉砕機１０内に投入した原料と、回転テーブル１４と粉砕ローラ１６に粉砕されてダムリング３８を乗り越えた粉粒体の一部は、環状通路４０からの熱空気によって吹き上げられてケーシング１２内を上昇し、分級手段３０に到達する。

ここで、径及び質量の大きな粉粒体は、分級手段３０の固定羽根３０ｃ及び回転羽根３０ｂを通過することができず、整流コーン３０ｅに落下して再度粉砕ローラ１６に噛み込まれて粉砕される。一方、径の小さな粉粒体は、隙間を開けて並べられた固定羽根３０ｂ及び回転羽根３０ｃの間を抜けて分級手段３０を通過して上部取出口４４よりケーシング１２外へ取り出される。
また、粉砕ローラ１６に噛み込まれずそのまま環状通路４０に達したような一部の極大の粒径の原料は、環状通路４０より回転テーブル１４の下方に落下して下部取出口４６より竪型粉砕機１０の外に取り出される。

［竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造］
図１は本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造の拡大図である。図２は粉砕ローラのエア通路の説明図である。図示のように竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造５０は、ケーシング内部で粉砕ローラ１６とローラ軸１６ａの隙間に粉粒体などが侵入することを防止するため、粉砕ローラ１６とローラ軸１６ａの隙間とケーシング内部を遮断する箇所に取り付けられている。本実施形態の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造５０は、回転シール６０と固定シール７０を主な基本構成としている。

回転シール６０は、粉砕ローラ１６のローラカバー６２の外周面に形成された部材である。回転シール６０は、材質に所定の剛性を備え、加工性の良い鋼材などを用いることができる。本実施形態の回転シール６０は、ツバ付円筒状のローラカバー６２の円筒部の外周面に取り付けた円筒状の部材である。ローラカバー６２の円筒部は、ローラ軸１６ａの外周面とオイルシール６６を介して接触している。

また、回転シール６０は、外周面に粉砕ローラ１６側に向けて粉砕ローラ１６の回転方向と反対方向にねじ切り加工したねじ溝６４を形成している。
ねじ溝６４は、１条ねじの雄ねじ切り加工のほか、例えば２条、３条など多条の雄ねじ加工で形成することもできる。
このような回転シール６０は、粉砕ローラ１６の回転に伴ってローラ軸１６ａの軸回りをローラ軸１６ａの軸心を中心として回転可能に構成されている。

固定シール７０は、ローラ軸１６ａのブラケット７２に形成された円筒状の部材である。固定シール７０は、回転シール６０と同様に、材質に所定の剛性を備え、加工性の良い鋼材などを用いることができる。本実施形態の固定シール７０は、ブラケットにボルト、ねじなどの締結手段７４を用い着脱可能に取り付けている。また固定シール７０は、内周面が回転シール６０の外周面と所定の隙間、例えば１．５ｍｍで、かつ対向するように取り付けている。
このような固定シール７０は、ローラ軸１６ａ側に固定されており、粉砕ローラ１６が回転しても回転することはない。

上記のような構成の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造５０は、ローラ軸１６ａのブラケット７２に取り付けた円筒状の固定シール７０の筒内に、粉砕ローラ１６のローラカバー６２に取り付けた回転シール６０が同心円上に取り付けられた構成となる。固定シール７０の内周面と回転シール６０の外周面の隙間には外気のエア通路が形成される。そして、図２に示すように、エア通路はブラケット７２の内部でローラ軸１６ａの軸心に沿って伸びる外気導入路７６からの外気を流入可能に構成されている。なお外気導入路７６の外気導入口は、単なる開口のほか、エア送風手段を取り付けて、外気導入路７６に積極的に外気を導入するように構成することもできる。
固定シール６０の円筒内部で回転シール７０が回転すると、粉砕シール１６側に向けてねじ切り加工したねじ溝６４に沿って、エア通路を通気する外気が螺旋状に旋回して遠心力が働いて放射状にケーシング内へ導入される。

［変形例］
図３は変形例の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造の拡大図である。図示のように、変形例の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造５０Ａは、回転シール６０Ａの形状を断面視で円錐台形状に形成している。その他の構成は、図１に示す構成と同一であり、同様の作用効果を奏する。
回転シール６０Ａは、ローラカバー６２の端部（ケーシングの外側）から粉砕ローラ１６に向けて拡径した断面視で円錐台形状に形成している。本実施形態の回転シール６０Ａは、一例として、エア通路の排出側の隙間が約１．５ｍｍで、エア通路の流入側の隙間が１．５ｍｍよりも大きく設定し、外周面がテーパ状となるように形成されている。

このような構成の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造５０Ａは、固定シール７０の円筒内部の回転シール６０が回転すると、粉砕ローラ１６側に向けてねじ切り加工したねじ溝６４に沿って、エア通路を通気する外気が螺旋状に旋回して遠心力が働いて放射状にケーシング内へ導入される。さらに、外気の導入口が広がって、外気が入り込みやすくなるとともに、排出口が狭まって外気が排出するときの風速を高めることができる。

［作用］
上記構成による本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造の作用について、以下説明する。

竪型粉砕機１０の回転テーブル１４を回転させると、油圧シリンダ２４によって回転テーブル上面１４Ａに横圧された粉砕ローラ１６も回転する。そして、原料投入口３２から回転テーブル上面１４Ａに粉砕原料が投入されると、回転テーブル上面１４Ａを渦巻き状の軌跡を描きながらテーブルの外周部に移動して、回転テーブル上面１４Ａと粉砕ローラ１６の間に噛み込まれ粉砕される。

粉粒体の一部は、回転テーブル上面１４Ａの外縁部とケーシング１２との隙間である環状通路４０へと向かう。
ケーシング１２内では、ガス導入口４２から熱空気が導入されて、回転テーブル１４の下方から環状通路４０を通過し上部取出口４４へと流れる熱空気の上昇気流が発生している。このためケーシング内は負圧の状態となっており、外気が外気導入路７６へ導入される。外気導入路７６を通過した外気はエア通路へ導入される。

このとき粉砕ローラの回転に伴って回転シールも回転し、粉砕ローラ１６側に向けてねじ切り加工したねじ溝６４に沿って、エア通路を通気する外気が螺旋状に旋回して遠心力が働いて加速し放射状にケーシング内へ導入される。そして、ケーシング内部でエア通路側に流入しようとする粉粒体などの異物をケーシング内部へ向けて吹き飛ばすことができる。

また、多条ねじ加工したねじ溝を適用することにより、ねじ溝の通路が長く、換言すると通路面積が大きくなり、ねじ溝に沿って螺旋状に旋回して遠心力がより強く働いて放射状にケーシング内へ導入することができる。ケーシング内部でエア通路側に流入しようとする粉粒体などの異物をケーシング内部へ向けて、より強く吹き飛ばすことができる。

さらに、断面視形状をローラカバーの端部から粉砕ローラに向けて拡径した円錐台形状に形成された回転シールを用いることにより、外気の導入口が広がって、外気が入り込みやすくなるとともに、排出口が狭まって外気の風速が高まり隙間に侵入しようとする粉粒体をケーシング内部側へ向けて効率的に吹き飛ばすことができる。

このような本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造によれば、ケーシング内の粉粒体などの濃度が高くなったり、または一時的に粉砕原料が多く投入されたりしても、ケーシング内部の負圧によりエア通路からケーシング内部へ向けて外気を加速して導入させることができる。このため、ケーシング内部でエア通路側に流入しようとする粉粒体などの異物をケーシング内部へ向けて吹き飛ばすことができる。
また、外気を加速して導入させることができるため、長期に亘って粉粒体などの異物の侵入を防止することができ、ローラ回転の不具合を低減して粉砕処理の長時間の稼働を実現できる。

本発明は、粉砕ローラの粉砕ローラに取り付けて、粉砕ローラとローラ軸の隙間に異物の混入を防止するシール構造を備えた竪型粉砕機に特に有用である。

１………シール構造、２………ローラ軸、３………ブラケット、４………固定シール、５………粉砕ローラ、６………ローラカバー、７………回転シール、１０………竪型粉砕機、１２………ケーシング、１２Ｂ………下部ケーシング、１４………回転テーブル、１４Ａ………回転テーブル上面、１６………粉砕ローラ、１６ａ………ローラ軸、２０………上部アーム、２２………下部アーム、２４………油圧シリンダ、３０………分級手段、３０ａ………回転軸、３０ｂ………回転羽根、３０ｃ………固定羽根、３０ｅ………整流コーン、３２………原料投入口、３４………原料投入シュート、３８………ダムリング、４０………環状通路、４２………ガス導入口、４４………上部取出口、５０，５０Ａ………竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造、６０，６０Ａ………回転シール、６２………ローラカバー、６４………ねじ溝、７０………固定シール、７２………ブラケット、７４………締結手段、７６………外気導入路。

Claims (3)

1. 竪型粉砕機の回転テーブル上に接して転動する粉砕ローラと、前記粉砕ローラを回転自在に軸支するローラ軸の間に、異物の侵入を防止するシール構造を備えた竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造において、
   前記シール構造は、
   前記粉砕ローラのローラカバーの外周面に形成された円筒状の回転シールと、
   前記回転シールの外周面と所定間隔を開けて対向する内周面を有し、前記ローラ軸のブラケットに取り付けた円筒状の固定シールを備え、
   前記回転シールは、外周面に前記粉砕ローラに向けて前記粉砕ローラの回転方向と反対方向にねじ切り加工したねじ溝を形成していることを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造。
2. 前記ねじ溝は、多条ねじ加工したことを特徴とする請求項１に記載の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造。
3. 前記回転シールは、前記ローラカバーの端部から前記粉砕ローラに向けて拡径した円錐台形状に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の竪型粉砕機の粉砕ローラのシール構造。

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