JP2765159B2 - 竪型粉砕機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は回転テーブルと粉砕ローラとの協働により、
石灰石やスラグ，セメント原料などの原料を粉砕する竪
型粉砕機に関するものである。

［従来の技術］ 石灰石やスラグ，セメント原料などの原料を細かく粉
砕し粉体とする粉砕機の一種として、第５図に示すよう
に、回転テーブルと粉砕ローラとを備えた竪型粉砕機１
が広く用いられている。この種の粉砕機は、円筒状ケー
シング15の下部においてモータ2Aにより減速機２で駆動
されて低速回転する円盤状の回転テーブル3Aと、その上
面外周部を円周方向へ等分する箇所に油圧などで圧接さ
れて従動回転する複数個の粉砕ローラ４とを備えてい
る。

粉砕ローラ４はケーシング15に軸６によって揺動自在
に軸支されたアーム５とアーム７を介して油圧シリンダ
９のピストンロッド10に連結されており、油圧シリンダ
９を作動させることにより、粉砕ローラ４を回転テーブ
ル3A上に押圧して原料への粉砕圧力を与えている。3Bは
回転テーブル3Aの外周縁に設けられ原料層圧を調整する
ダムリング、14は回転テーブル3A周囲のガス吹上用環状
空間通路、13は羽根13Aにより粉砕された原料を分級す
る回転セパレータ、16はガスと共に製品を取り出す排出
口、17は原料投入シュートである。

このような竪型粉砕機において、回転テーブルの中央
部へ原料投入シュート17で供給された原料は、回転テー
ブル3Aの回転によりテーブル半径方向の遠心力を受けて
回転テーブル3A上を滑るときに回転テーブル3Aにより回
転方向の力を受け、回転テーブル3Aとの間で滑って回転
テーブル3Aの回転数よりいくらか遅い回転を行なう。以
上２つの力、すなわち、半径方向と回転方向の力とが合
成され、原料は回転テーブル3A上を渦巻状の軌跡を描い
て回転テーブル3Aの外周部へ移動する。この外周部に
は、ローラが圧接されて回転しているので、渦巻線を描
いた原料は粉砕ローラ４と回転テーブル3Aとの間へロー
ラ軸方向とある角度をなす方向から進入して噛み込まれ
て粉砕される。

一方、ケーシング15の基部にはダクトによって空気、
あるいは熱風などのガスが導かれており、このガスが回
転テーブル3Aの外周面とケーシングの内周面との間の環
状空間部14から吹き上がることにより、粉砕された微粉
体はガスに同伴されてケーシング15内を上昇し、上部に
位置するセパレータ13の羽根13Aにより分級作用を受
け、所定粒度の製品はガスと共に排出口16から排出され
次の工程へ送られる。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のごとき従来の竪型粉砕機においては、テーブル
上において、ローラの噛込側に到達した被粉砕物のうち
かなりの量のものがローラに噛み込まれずに環状空間部
へ押し流されていくのが普通である。そして、ローラの
噛込側で環状空間部へ押し流されている被粉砕物のうち
粒径の大きなものは排石となり環状空間部を落下し、排
石量を増大させてその処理作業量を増大させる。また、
環状空間部に押し流された被粉砕物のうち粒径の小さな
ものは再度飛散するので、セパレータに加えられる負荷
が大きくなり、分級効率の低下をもたらしやすい。さら
に、環状空間部へ多量の被粉砕物が押し流されることに
より、該環状空間部の通気圧損が増大し、これによって
ファン動力が増大する。

このように粉砕機においてはオーバーフロー粒体を吹
き上げて循環させるために必要風量の数倍の風量を有す
る送風設備が必要となり、また循環量の増大により大き
な風量と風圧とが必要となって設備費と共に動力消費量
が大幅に増大するばかりでなく、特に比較的被粉砕性の
悪い物性を有する原料を超微粉砕する場合には、ミル振
動が頻発することが多く、振動値（振幅）が特に大きい
場合には機器の損傷や運転不能に陥って止むなく運転休
止に追い込まれることがあった。

このため、大きな振動が発生した場合の対策として、
粉砕部の原料層の振動数を変化させて共振域から遠ざか
るために、テーブルの （堰）高さ（ダムリング高さ），粉砕圧力，テーブル回
転数を操作して変更することが考えられるが、このう
ち、回転テーブルの駆動装置を可変とするのは設備費が
過大となり実現性が薄く、テーブル 高さ（ダムリング高さ）を変えるには粉砕機の運転を停
止しての内部取替え作業を要し、また、粉砕圧力を変え
ると製品粒度が所望のものと変わってくる難点があり、
結局ミル処理量を低下させて対応しているのが実情であ
り、安定した生産計画を損なうことになっていた。した
がって、ミル振動が発生してもミル処理量を大きく低下
させることなく、粉砕原料層の振動数を変化して振動振
幅を減少させて通常の安定した振動の小さい運転状態に
早急に復帰する何らかの手段が渇望されていた。そし
て、これらの振動の発生は、中砕領域よりも微粉砕ある
いは超微粉砕になるほど頻発しやすい傾向があった。

そこで粉砕ローラと粉砕ローラの間の回転テーブル上
に補助ローラを設けて、粉砕ローラへ噛み込まれる原料
層に予め一定の力を加えて圧密して原料粒子間に介在す
る空気を脱気したうえ一定の層厚として粉砕ローラへ供
給してやると、効率の良い粉砕が行なわれると同時に振
動値も激減し安定した運転が継続できるようになった。

しかし、補助ローラへ入り込む粉砕原料層の量が時間
とともに変動する場合には、たとえ補助ローラを一定の
力で押圧していても補助ローラで圧密される原料層は脱
気は行なわれるけれどもその層厚は時々刻々変化してし
まい、これを粉砕ローラへ供給して粉砕作用を行なわせ
るときには振動値がやや高くなるという問題があり、こ
れを防ぐ何らかの対策が必要とされていた。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の竪型粉砕機は 回転テーブルの外周部上面に複数個の回転自在な粉砕
ローラを配置し、回転テーブル中央部に供給した原料を
粉砕ローラに所定の粉砕圧力を与えて回転テーブル上面
と粉砕ローラ周面との間で粉砕し、かつ、ケーシングに
振動計を装着した竪型粉砕機において、 前記粉砕ローラと粉砕ローラとの間の回転テーブル外
周部上面に粉砕ローラへの噛込原料の層を周面で圧縮す
る回転自在な補助ローラを配し、 かつ、該補助ローラを該回転テーブル上面へ任意の力
で押圧する押圧手段を設け、 前記振動計の指示値（振動値）が予め設定された値を
越えたときに該補助ローラの押圧手段の押圧力を変更す
るための制御装置を備えた構成とした。

［作用］ 原料投入シュートから回転テーブル中央部上面に供給
された原料は回転テーブル上で渦巻状の軌跡を描いて回
転テーブル外周側へ移動し補助ローラの噛込側に至り、
補助ローラと回転テーブルとの間に流入すると、補助ロ
ーラは回転しつつその周面で所要の押圧力でその原料粒
子同士を圧縮し、粒子間の気体は排除され脱気が起こる
と同時に圧縮された各原料粒子は密な状態とされて、い
わゆる、 とされる。この脱気および圧密作用を受けた圧密層は回
転テーブルの回転により粉砕ローラの噛込側に至り、高
押付力で回転テーブルに押し付けられ従動する粉砕ロー
ラに噛み込まれ、連続した粉砕が行なわれる。また、粉
砕ローラで粉砕されて細かくなって粉砕ローラの反噛込
側から出されるバラバラ状のいわゆる、粗密層として流
動する原料粒子はこの補助ローラで再度同様な脱気およ
び圧密作用を受けて次に位置する粉砕ローラへ噛み込ま
れて効率良く粉砕される。補助ローラの回転テーブル上
面方向への押圧力は粉砕ローラとは異なり粉砕には寄与
しないで原料粒子同士を圧縮して粒子間が密な層、いわ
ゆる、 （以下、このような層を形成する作用を ということがある。）が形成される程度の力とされ、粉
砕ローラにくらべて約20粉の１の力とされる粉砕ローラ
の押圧力よりも格段に小さい力とされる。

上記補助ローラを粉砕ローラの原料噛込側に近づけて
配すると、回転テーブル外周部に導かれてくる原料投入
シュートからの新原料が粉砕ローラの原料噛込側に流入
しにくくなって補助ローラの原料噛込側へ流入する割合
が多くなるので補助ローラで圧縮されて原料粒子同士が
密にされた圧密層が前記新原料によって乱されにくくな
り、粉砕ローラへの噛み込みがより確実に行なわれる。
勿論、前の粉砕ローラで粉砕された原料と新原料とが一
緒になってこの補助ローラで圧密される。

それと同時に、補助ローラで一定厚さの圧密層とする
ことにより、原料層の持つ固有の振動数を一定に保持
し、振動が起こりにくくするのが補助ローラの第２番目
の主な機能である。

このようにして、補助ローラで圧密された粉体層（圧
密層）を補助ローラの後段に配設される粉砕ローラによ
り効率良く粉砕し、かつ、原料層を一定高さに保って振
動を起こりにくくしているが、それにも拘らず何らかの
原因により層厚が急激に変動してこのため急激にミル振
動が激しくなることがあった。

本発明の竪型粉砕機においては、上記に述べた課題の
対策として、粉砕機ケーシングに装着した振動計の指示
値に応じて補助ローラの押圧力を増減するようにした。
すなわち、振動値が予め設定した設定値を越えたとき、
その程度に応じて補助ローラ押圧力を増強し、振動値が
低下して再び設定値以下に戻って安定状態を維持した時
点で補助ローラ押圧力をもとの設定値に戻すようにし
た。このようにして、補助ローラへ流入する原料層が定
常状態より多くなったり、時間的に波状の変動があって
も補助ローラの押圧力を強くして定常状態の層厚とあま
り変らない層厚を保持することにより、振動値を軽減さ
せることができる。

また、粉体の圧密層へ与える押圧力、すなわち、圧密
力は上記に述べた比較的長時間に亘る原料の被粉砕性の
変化に対応して変化させるほか、製品粒度や粉砕ローラ
の緊張力やダムリング高さにも関係があり、これらが変
化したときには、それに伴なって補助ローラの押圧力を
変化させ振動値の増大をある程度抑制することが可能で
あるので、補助ローラの押圧力は運転操作要件のひとつ
となる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図〜第３図は本発明の１実施例を説明するもので
あり、第４図は、制御装置のブロック線図である。

まず、第１図〜第３図により本発明の実施例を説明す
る。

第１図において、第１図（Ａ）は回転テーブル上の粉
砕ローラと補助ローラとの配置状態を示す平面図、第１
図（Ｂ）は第１図（Ａ）の正面展開図、第２図は竪型粉
砕機の全体を示す斜視図、第３図は補助ローラ取付部の
側面図である。なお、図中、第５図と同一部分には同一
符号を付し、その説明は省略する。

第１図〜第２図に示すように、粉砕ローラ４は回転テ
ーブル3Aの外周部上面に回転テーブル3Aの中心に対して
対称な位置に２個配置されており、この粉砕ローラ４と
粉砕ローラ４とが位置する間の回転テーブル3Aの外周部
上面には、各々の粉砕ローラ４の原料噛込側4Aに近づけ
た位置に粉砕ローラ４よりも小径の補助ローラ20が配置
されている。この補助ローラ20は、第３図にも示すよう
に、ケーシング15に軸23によって回転自在に軸支された
略コ字状のアーム21の先端に固定されたローラ軸25に回
転自在に軸支されて取り付けられている。アーム21の下
端には油圧シリンダ22のピストンロッド22aが軸承され
て連結され、油圧シリンダ22のロッドエンド室22bに一
定圧の油圧を作用させておくことにより原料の層に圧縮
力を付与する。油圧シリンダ22の反ピストンロッド側の
端部はケーシング15に回転自在に軸承されている。な
お、この圧縮力は油圧シリンダ22のロッドエンド室22b
に連結される油圧ラインに付設された図示していない圧
力調整弁によって油圧を調整することにより行なわれ
る。また、この油圧ラインにはアキュムレータが接続さ
れ、油圧シリンダ22のロッドエンド室内22bは一定圧に
保たれている。油圧シリンダ22のピストンロッド22aを
伸縮することによりアーム21が軸23を回転中心として回
転され、補助ローラ20が上下動する。アーム21の下部に
は補助ローラ20と回転テーブル3A上面との間の隙間を調
整，設定する隙間調整器24が設けられており、隙間調整
器24はケーシング15に固持され、螺子孔を突設された基
台24bと、この基台24bの該螺子孔に螺合されて支持され
る螺子軸24aからなり、螺子軸24aの先端をアーム21の側
端部に当接させることにより、補助ローラ20と回転テー
ブル3A上面との隙間を設定できるように構成されてい
る。

なお、原料の層の圧縮力として補助ローラ20の自重で
良い場合には、油圧シリンダ22をフリーにしておく。

次に、このような構成の１実施例の作動を説明する。

原料投入シュート17から回転テーブル3Aの中央部上面
に供給された原料は回転テーブル3Aの遠心力を受けて回
転テーブル3A上で渦巻状の軌跡を描いて回転テーブル外
周側へ移動し、第１図（Ｂ）に示すように、この内の大
部分の原料と、すでに粉砕ローラ４によって粉砕され微
粉体にされた原料とが一緒になって粗密状の層40として
補助ローラ20と回転テーブル3A上面との間の隙間に流入
し、補助ローラ20は原料層によってやや持ち上げられる
ようにして回転しつつその周面と回転テーブル3A上面と
の間でこの粗密層40を圧縮して圧密層30にする。この圧
密層30は回転テーブル3Aの回転により粉砕ローラ４の噛
込側4Aに戻り、ここでは原料粒子がバラバラ状ではな
く、密な状態とされた圧密層にされているので粉砕ロー
ラ４が高い粉砕力としての押圧力を付与され、かつ、所
定の製品粒度を得るために回転テーブル3Aの上面との間
を狭い隙間とされていても粉砕ローラ４への噛み込みが
より確実になり、粉砕ローラ４によってかき分けられて
粉砕ローラ４に噛み込まず、その側部を通過して流動す
る原料の割合（量）が減少させられる。このため粉砕効
率が向上する。なお、第１図（Ａ）において、Ｆは原料
粒子の移動軌跡、Ｃはローラと回転テーブル3Aとの間の
噛込部（粉砕部）を示し、原料粒子の移動軌跡は図中、
右半分のみ示している。

この時、補助ローラ20には、原料の粒子同士を圧縮し
て粒子間気体をパージし粒子同士の層の密度を高める、
いわゆる圧密する効果を付与し、原料の粉砕には寄与し
ない程度の低圧力が油圧シリンダ22の油圧を調整するこ
とにより与えられる。そして、この補助ローラ20の押付
力は補助ローラ20と回転テーブル3Aとの隙間に原料が投
入されて噛み込んだ状態にある時に螺子軸24aで規制さ
れた補助ローラ20の高さよりもやや補助ローラ20が持ち
上げられる程度の力とされる。この補助ローラ20の押付
力は粉砕ローラ４の粉砕力としての押付力よりも格段に
小さい力で良く、その自重で足りる場合には油圧を与え
る必要はない。この補助ローラの押付力は原料粒子の大
きさや付着水分の度合により変わり、例えば原料粒子径
が小さい場合には押付力は小さくても良い。

粉砕ローラ４に噛み込まれて粉砕され小さくなった原
料は、粉砕ローラ４と回転テーブル3Aとの間の狭い隙間
で圧縮力を受けた状態で回転テーブル3Aと粉砕ローラ４
の回転力を受けるので、粉砕ローラ４の原料排出側4Bか
ら勢いよく出され、粒子が飛び上がるようになって粒子
同士がバラバラな状態となっており、かつ、原料投入シ
ュート17から供給された新原料と混合されて粗密層40と
なっているが、この粗密層40は次に位置する補助ローラ
20により、前記と同様な圧密作用を受けてさらにその回
転テーブル3Aの回転方向側に位置する粉砕ローラ４によ
り確実に噛み込まれて粉砕され、製品粒度に近くなって
いく。そして、補助ローラ20から出た圧密層30は、補助
ローラ20が粉砕ローラ４の噛込側4Aに近づけられて位置
されているため、原料投入シュート17から回転テーブル
3A上に供給される新原料の加入が少なくなるので圧密さ
れた状態が乱されにくく圧密層30が安定し、粉砕ローラ
４へより確実に噛み込まれることとなる。なお、この実
施例では補助ローラ20の径は粉砕ローラ４の径よりも小
さい場合を説明したが、一般的に原料粒子の粒径が小さ
い時は補助ローラ20の径は小さいものでも良く、逆に、
原料粒子の粒径が大きい場合にはその径を大きくして、
原料粒子の粒径に応じて圧密効果が付与できる大きさに
する。

また、補助ローラ20と回転テーブル3A上面との隙間は
隙間調整器24の螺子軸24aを出し入れすることにより設
定される。この隙間は原料粒子径の大きさが大きい場合
には大きくし、小さい場合には小さくするが、原料粒子
の層を圧密するものであるので、この隙間が小さすぎて
原料粒子層が逆に乱されることがなく、補助ローラ20に
円滑に噛み込まれるように比較的大きい隙間に、例え
ば、原料粒径が5mm以下であり、粉砕ローラ４と回転テ
ーブル3Aとの間の隙間が５〜10mmである場合には補助ロ
ーラ20と回転テーブル3Aとの間の隙間を40〜60mmという
ように設定される。

なお、補助ローラを粉砕ローラ４の原料排出側4Bへさ
らに近づけて配置すれば粉砕ローラ４で粉砕された原料
をより重点的に圧密して次の粉砕ローラ４へ噛み込ませ
るようにすることができる。

そして、何らかの原因により補助ローラに入り込む原
料量が時々刻々変動してそのために補助ローラで形成す
る圧密層の層厚が時々刻々変動し、この不均一な波状に
層厚の変化する厚密層が粉砕ローラに噛み込んで粉砕ロ
ーラが激しく上下動し粉砕機の振動値が急激に増大し安
定な操業が損なわれるような場合があった。こうした事
態を回避するため、第４図に示すように、予め設定器に
セットされた振動値（たとえば100μ）に対して、振動
計から時々刻々送られる振動値を変換器で電流または電
圧等の電気信号に変えて、比較器で比較し、設定値を越
えたときには制御器を介して補助ローラの緊張油圧を変
更するため各々の駆動装置に変更の指令を発信する。制
御器は調節器と操作器とから構成され、調節器は振動値
の設定値に対する越え方に応じて補助ローラの緊張油圧
の増減の幅を指示するもので、その制御動作には比例動
作（Ｐ動作），積分動作（Ｉ動作），微分動作（Ｄ動
作），比例積分動作（PI動作），比例微分動作（PD動
作），比例積分微分動作（PID動作）等ミル振動の変化
の状況に応じて使い分けることができる。操作器はこの
調節器からの指示に基づいて各々の駆動装置へ動作指令
を伝達する。図中矢印のついた線は信号の流れを示す。
このようにして、動作変更したあとタイマによる一定時
間経過後、再び振動計による振動値と設定値とを比較
し、設定値以内に収まるまでこの操作を繰り返す。以上
のようなフィードバック機構を有する自動制御により、
運転中何らかの外乱により振動の激しい状態に一時的に
陥っても容易にこの状態から脱出することができる。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明では補助ロー
ラによって原料粒子を圧縮して粒子間に存在する気体の
脱気を行ない、粒子間を密な状態とした圧密層とするこ
とができるとともに、補助ローラの回転テーブル上面へ
の押圧手段を備えており、かつ、振動値大なるときに補
助ローラ押圧力を増強して振動値の低減を図ることがで
きる構造としたので、異常に高い振動値を鎮静化して安
定した操業を継続的に行なうことが可能で生産効率が向
上し、メインテナンス性が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の１実施例を示すものであり、
第１図（Ａ）は粉砕ローラと補助ローラの平面配置図、
第１図（Ｂ）は第１図（Ａ）の正面展開図、第２図は粉
砕機の全体斜視図、第３図は補助ローラ取付部側面図、
第４図は本発明の制御装置のブロック線図である。第５
図は従来の竪型粉砕機の縦断面図である。 １……竪型粉砕機、3A……回転テーブル、 ４……粉砕ローラ、4A……原料噛込側、 4B……原料排出側、17……原料投入シュート、 20……補助ローラ、21……アーム、 22……油圧シリンダ、24……隙間調整器、 30……圧密層、40……粗密層。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転テーブルの外周部上面に複数個の回転
   自在な粉砕ローラを配置し、回転テーブル中央部に供給
   した原料を粉砕ローラに所定の粉砕圧力を与えて回転テ
   ーブル上面と粉砕ローラ周面との間で粉砕し、かつ、ケ
   ーシングに振動計を装着した竪型粉砕機において、 前記粉砕ローラと粉砕ローラとの間の回転テーブル外周
   部上面に粉砕ローラへの噛込原料の層を周面で圧縮する
   回転自在な補助ローラを配し、 かつ、該補助ローラを該回転テーブル上面へ任意の力で
   押圧する押圧手段を設け、 前記振動計の指示値（振動値）が予め設定された値を越
   えたときには該補助ローラの押圧手段の押圧力を変更す
   るための制御装置を備えてなる竪型粉砕機。