JP4476771B2 - 竪型粉砕機 - Google Patents

Description

本発明は、原料を粉砕する竪型粉砕機に関し、特に、セメント原料、スラグ等の付着性が高い原料を効率よく粉砕するのに好適な竪型粉砕機に関する。

竪型粉砕機は、回転テーブルと粉砕ローラとの協働により、原料（例えば、スラグ、クリンカ、セメント原料、石炭、石灰石、セラミック、バイオマス、化学品）を粉砕する装置である。竪型粉砕機は、回転テーブルと、このテーブル上に原料を供給するシュートと、回転テーブルの回転に従動してこのテーブル上で転動する粉砕ローラと、を備える。回転テーブルに供給された原料は、回転テーブルと粉砕ローラとにより噛み込まれて（言い換えれば、回転テーブルと粉砕ローラとにより挟まれて）粉砕される。

回転テーブルと粉砕ローラとにより噛み込まれる原料の層厚が変化すると、粉砕ローラへの原料の噛み込み率が変動し、竪型粉砕機の差圧が不安定となる。そこで、従来は、回転テーブルの直径と略等しい長さのスクレーパを回転テーブル上に配置し、スクレーパで回転テーブル上の原料を均一にして、原料の層厚を一定に調整している（例えば、特許文献１参照）。

また、粉砕ローラが転動する回転テーブルの領域上にスクレーパ及び補助ローラを配置して、これらで原料の層厚を一定に調整しているものもある（例えば、特許文献２参照）。

なお、ガイド板（導板）を配置して、原料を粉砕ローラの噛み込み側に誘導するもの（例えば、特許文献３参照）や高さの調節ができるシュートにより原料を粉砕ローラの噛み込み部の直前に供給して、粉砕ローラに噛み込まれる原料の層厚を調整するものある（例えば、特許文献４参照）。
特開平６-３２００２７号公報（段落００１３、図１、図２） 特公平７-５３２４５号公報（第８欄第３３行〜第４８行、図３） 実公昭７-７２５５号公報 特開平７-１６４８２号公報（段落００１０〜００１２、図１）

しかし、スクレーパの存在により、スクレーパと回転テーブルとの間に位置する原料の層が原因でスクレーパや回転テーブルに摩擦が発生し、これにより竪型粉砕機が騒音を発したり、振動したりすることがある。また、原料の層がスクレーパに当たると、原料の層の一部が回転テーブルの外に飛ばされ（ショートパス）、粉砕効率が下がることもある。

本発明は、騒音、振動及びショートパスを低減又は防止できる竪型粉砕機を提供することを目的とする。

本発明に係る竪型粉砕機は、原料を供給するシュートと、前記シュートから原料が供給される中央領域及びその周りのローラ転動領域を有すると共に回転することにより前記中央領域から前記ローラ転動領域に前記原料を導く回転テーブルと、前記ローラ転動領域に押し付けられた状態で前記回転テーブルの回転に従動して前記ローラ転動領域を転動する粉砕ローラと、を備え、回転する前記回転テーブルと転動する前記粉砕ローラとにより、前記ローラ転動領域に導かれた前記原料を噛み込んで粉砕し、さらに、前記ローラ転動領域の内側に位置するように前記中央領域上に配置されると共に前記ローラ転動領域へ導かれる前記原料の層厚を一定にするスクレーパを備えることを特徴とする。

本発明によれば、スクレーパがローラ転動領域の内側に位置するように中央領域上に配置されているので、スクレーパと回転テーブルとの隙間に位置する原料の層の面積を小さくできる。したがって、この原料の層が原因でスクレーパや回転テーブルに作用する摩擦力を小さくできるため、竪型粉砕機の騒音や振動を低減又は防止できる。また、スクレーパがローラ転動領域上に配置されていないため、スクレーパから回転テーブル外までの距離を大きくでき、よって、原料のショートパスを低減又は防止できる。

本発明において、前記スクレーパは、前記回転テーブルの回転中心と同軸で軸支されていると共に前記回転方向に対して固定された箇所からチェーン及びワイヤの少なくとも一方を介して保持されているようにすることができる。

これによれば、スクレーパがチェーンやワイヤを介して保持されているため、スクレーパは少しの角度だけ回転することができる。よって、原料がスクレーパに衝突する際の衝撃を緩和できるので、竪型粉砕機の騒音や振動を低減又は防止できる効果をさらに高めることができる。

本発明において、前記回転テーブルの回転に従動して前記ローラ転動領域を転動する補助ローラを備え、回転する前記回転テーブルと転動する前記補助ローラとにより、前記ローラ転動領域に導かれた前記原料の層を圧縮するようにすることができる。

これによれば、補助ローラによりローラ転動領域上でも原料の層厚を一定にすることができ、原料の層厚を一定にする効果をさらに高めることができる。よって、竪型粉砕機の振動や騒音の低減又は防止効果をさらに向上させることができる。

本発明によれば、ローラ転動領域の内側に位置するように中央領域上に配置されたスクレーパを備えるので、竪型粉砕機の騒音、振動及びショートパスを低減又は防止することができる。

本発明の一実施形態は、回転テーブルの中央領域上に配置されたスクレーパを回転テーブルのローラ転動領域上まで延ばさずに、ローラ転動領域の内側にとどめたことを主な特徴とする。以下、図面に基づいて本実施形態について詳細に説明する。本実施形態を説明する図において、すでに説明した符号の示すものと同一又は同等のものについては、同一符号を付すことにより説明を省略する。

図１は、本実施形態に係る竪型粉砕機１の全体構成図であり、一部が断面で表されている。図２は、竪型粉砕機１の一部分の平面図である。図１及び図２を用いて、竪型粉砕機１の構成について説明する。竪型粉砕機１は、モータ３と、モータ３からの回転力を減速して伝達する減速機５と、減速機５の上に配置されると共に減速機５を介してモータ３により回転駆動される回転テーブル７と、モータ３以外のこれらの構成要素を収容するケーシング９と、を備える。

回転テーブル７は、図１において一部断面で示され、図２において平面で示されている。回転テーブル７は、円状の中央領域１１及びその周りの円環状のローラ転動領域１３を有する。中央領域１１には、中央領域１１の直径と略同じ長さの細長いスクレーパ１５が回転テーブル７の直径に沿って配置されている。スクレーパ１５は、その中心において中央領域１１上で軸支されると共にその両端でチェーン１７を介してケーシング９に固定されている。

竪型粉砕機１は、さらに、回転テーブル７の中央領域１１の上方に配置された原料供給用のシュート１９と、回転テーブル７のローラ転動領域１３上を回転テーブル７の回転に従動して転動可能な二つの粉砕ローラ２１と、を備える。粉砕ローラ２１は、加圧ローラと称されることもあり、ローラ転動領域１３を二等分する位置に配置されている。粉砕ローラ２１は、軸により揺動自在にケーシング９に取り付けられたアーム２３，２５を介して、油圧シリンダ２７のピストンロッド２９に連結されている。油圧シリンダ２７を作動させることにより、粉砕ローラ２１をローラ転動領域１３に押し付けて原料の層へ粉砕圧力を与えている。

回転テーブル７とケーシング９とでガスの吹け上げ部となる環状空間通路３１が規定されている。ケーシング９の下部には、外部から環状空間通路３１にガスを供給するダクト３３が配置されている。ケーシング９の上部内には、回転セパレータ３５がシュート１９を囲んで配置されている。回転セパレータ３５は羽根３７により粉砕された原料を分級する。ケーシング９の上部には、ガスと共に粉砕された原料を取り出す排出口３９が形成されている。

次に、スクレーパ１５について図３及び図４を用いて詳細に説明する。図３は、本実施形態に係るスクレーパ１５の取り付け状態を示す図であり、回転テーブル７やスクレーパ１５の断面が示されている。図４は、図３に示すスクレーパ１５の回転テーブル７に取り付ける部分を分解した断面図である。

回転テーブル７には、回転テーブル７の重量軽減のための凹部４１が中央領域１１に形成されている。凹部４１は平面が円状であり、鉄製の円板４３で覆われている。円板４３の下には回転テーブル７を補強するリブ４５が取り付けられている。回転テーブル７の外周縁部には、ローラ転動領域１３を囲むダムリング４７が形成されている。

円板４３の中心上に軸４９が溶接により固定されている。軸４９は、回転テーブル７の回転中心Ｃと同軸に位置する。スクレーパ１５は円筒状の中心部５１を有する。中心部５１が軸４９に嵌め込まれる。軸４９と中心部５１との間には、軸４９と中心部５１との摩擦を防止するための摺動部材５３が配置される。軸４９、中心部５１及び摺動部材５３は、キャップ５５で覆われている。

スクレーパ１５の両端には、それぞれ、チェーン１７の一端が取り付けられている。チェーン１７の他端は、ケーシング９に固定された支持棒５７に取り付けられている。スクレーパ１５を軸４９に取り付けた状態において、スクレーパ１５と回転テーブル７との間には、隙間５９が形成される。隙間５９の高さが原料の層厚となる。

以上のように、スクレーパ１５は、回転テーブル７の回転中心Ｃと同軸で軸支されていると共に回転テーブル７の回転方向Ａに対して固定された箇所からチェーン１７を介して保持されている。したがって、スクレーパ１５は、回転テーブル７の回転に従動せずに固定された状態となる。

次に、竪型粉砕機１の動作について図１〜図３を用いて説明する。回転テーブル７を回転させた状態で、原料（原石と称することもある）がシュート１９から回転テーブル７の中央領域１１に供給される。中央領域１１に供給された原料は、回転テーブル７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７上を外周方向に滑りながら移動する。その際に原料は、回転テーブル７により回転方向の力を受け、回転テーブル７との間で滑って回転テーブル７の回転数よりいくらか遅い回転を行う。

従って、中央領域１１に供給された原料に、以上の二つの力（回転テーブル７の半径方向及び回転方向の力）が合成された力が作用することにより、原料は回転テーブル７上を渦巻き状の軌跡を描きながら、中央領域１１からローラ転動領域１３に導かれることになる。このとき、回転テーブル７は、回転が妨げられた状態のスクレーパ１５との間に隙間５９を設けてスクレーパ１５の下を回転するので、原料の層厚が一定にされる。

層厚を一定にする理由は、次の通りである。竪型粉砕機１の運転中、原料の物性値は絶えず変動する。特に、原料の流動性に影響する粒度分布や水分が変動した場合、回転テーブル７に供給された原料が、中央領域１１に滞留したり、通常の渦巻き状の軌跡と異なった軌跡を描いて移動したりして、原料の層厚が変化する。これにより、粉砕ローラ２１への原料の噛み込み率が変動するので、竪型粉砕機１の差圧が不安定となる。したがって、原料供給量を調整しなければならず、その結果、粉砕効率が低下する。

そこで、スクレーパ１５により、回転テーブル７上の原料を均一にして層厚を一定にするのである。なお、原料の流動性が悪い場合、竪型粉砕機１を停止した時、原料が回転テーブル７の中央領域１１上に堆積したままとなり、メンテナンス性が著しく悪化する。スクレーパ１５を設けることにより、上記堆積を防止できるので、メンテナンス性を向上させることができる。

竪型粉砕機１の動作の説明に戻る。層厚を一定にされてローラ転動領域１３に渦巻線を描いて導かれた原料は、ダムリング４７でせき止められる。ローラ転動領域１３上では、この領域１３に押し付けられた粉砕ローラ２１が回転テーブル７の回転に従動して転動している。原料は、粉砕ローラ２１と回転テーブル７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、ダクト３３からの空気や熱風等のガスが環状空間通路３１から吹き上がっている。粉砕後にダムリング４７を乗り越えた原料、ショートパスした原料及び粉砕の際に飛散して機内を浮遊する原料の中で、径が極端に大きくないものは、ガスの気流に乗せて上方に吹き上げている。

吹き上げられた原料は、ガスに同伴されてケーシング９内を上昇し、上部に位置する回転セパレータ３５の羽根３７により分級作用を受けて、所定粒度のものはガスと共に排出口３９から排出されると共に粗粉は回転テーブル７上に落下させて再度粉砕する。

なお、ダムリング４７を乗り越えた原料の中で、径の極端な大きな原料は、環状空間通路３１から竪型粉砕機１の下方に落下して、竪型粉砕機１の下部から取り出される。そして、この取り出された原料は、必要に応じて、図示しない搬送ラインにより、再度、シュート１９に戻されて、竪型粉砕機１で粉砕される。これは、原料の外部循環と称せられる技術である。

次に、本実施形態の主な効果を説明する。本実施形態に係るスクレーパ１５は、ローラ転動領域１３の内側に位置するように中央領域１１上に配置されている。したがって、中央領域１１上からさらにローラ転動領域１３上まで延びているスクレーパに比べて、スクレーパ１５と回転テーブル７との隙間５９に位置する原料の層の面積を小さくできる。これにより、この原料の層が原因でスクレーパ１５や回転テーブル７に作用する摩擦力を小さくできるため、竪型粉砕機１の騒音や振動を低減又は防止できる。

本実施形態に係るスクレーパ１５は、ローラ転動領域１３上に配置されていないため、スクレーパ１５から回転テーブル７外までの距離を大きくできる。したがって、スクレーパがローラ転動領域上に配置されている場合に比べて、原料のショートパスが発生しにくくなる。ショートパスする原料が多くなると、（１）それに伴ってガスの差圧を大きくする必要が生じるため、粉砕効率が低下する可能性があり、また、（２）本実施形態のように、外部循環を採用した竪型粉砕機では、外部循環量が増加し、粉砕効率が低下する。本実施形態によれば、ショートパスを低減又は防止できるので、粉砕効率を上げることができる。

本実施形態に係るスクレーパ１５の配置角度θは、図２に示すように、０〜＋４５°にされている。よって、回転テーブル７の中央領域１１上の原料の層が渦巻状の軌跡を描きながらローラ転動領域１３上に導かれ、粉砕ローラ２１と回転テーブル７とにより噛み込まれる。これにより、竪型粉砕機１が騒音や振動を起こす可能性を低くできるため、粉砕効率を上げることができる。

なお、配置角度θとは、対向する二個の粉砕ローラ２１の先端部中心点間を結ぶ線に対して、回転テーブル７上で直交する線を軸線６１とすると、軸線６１とスクレーパ１５とで規定される角度である（軸線６１を基準にして回転テーブル７の回転方向Ａの角度をプラスとする）。

本実施形態に係るスクレーパ１５の長さは、回転テーブル７の直径Ｄに対して、０．３Ｄ〜０．５Ｄにされている。スクレーパ１５の長さが０．３Ｄ以上であると、回転テーブル７の中心付近に堆積する原料の層を十分に均一に広げることができるため、中心付近での原料の層の滞留防止効果を発揮できる。スクレーパ１５の長さが０．５Ｄ以下であると、（１）スクレーパ１５の両端がローラ転動領域１３へ入り込むことがなく、したがって、スクレーパ１５が粉砕ローラ２１に接触する危険性をなくすことができ、（２）スクレーパ１５の配置角度θを調節することなく又は調節することにより、原料が渦巻状の軌跡を描きながら粉砕ローラ２１と回転テーブル７とに噛み込ませることができる。

本実施形態は、スクレーパ１５により原料の層厚を一定にできるので、直線状のシュート１９により原料を供給できる。したがって、湾曲部を有するシュートにより原料を粉砕ローラの噛み込み部の直前に供給する場合に比べて、本実施形態は付着しやすい原料を粉砕するのに好適である。

本実施形態に係るスクレーパ１５は、その中心部５１が回転テーブル７の回転中心Ｃと同軸で軸支されていると共にその両端がチェーン１７を介してケーシング９に保持されている。これにより、スクレーパ１５は少しの角度だけ回転することができるため、原料がスクレーパ１５に衝突する際の衝撃を緩和できる。よって、（１）竪型粉砕機１の騒音や振動を低減又は防止できる効果をさらに高めることができ、また、（２）モータ３等の電流変動（ハンチング）を少なくできるため、電力原単位を向上させることができる。なお、ワイヤでもスクレーパ１５を少しの角度だけ回転させることができるため、チェーン１７の替わりにワイヤを用いることもできる。

スクレーパ１５は、回転テーブル７の回転方向に対して固定された箇所からチェーン１７を介して保持されていればよい。したがって、例えば、図５に示す本実施形態に係る竪型粉砕機の第１変形例のように、スクレーパ１５は、チェーン１７を介してシュート１９で保持されていてもよい。なお、スクレーパ１５を少しの角度だけ回転させる必要がなく、固定したい場合、例えば、図６に示す本実施形態に係る竪型粉砕機の第２変形例のように、シュート１９に固定されたフレーム６３を介してスクレーパ１５の両端を保持してもよい。

さて、図２に示すように本実施形態では、粉砕ローラ２１が二つ設けられている。図７に示す本実施形態に係る竪型粉砕機の第３変形例のように、ローラ転動領域１３上を回転テーブル７の回転に従動して転動可能な二つの補助ローラ６５を追加してもよい。補助ローラ６５は、粉砕ローラ２１間であってローラ転動領域１３を二等分する位置に配置されている。回転する回転テーブル７とローラ転動領域１３を転動する補助ローラ６５とにより、ローラ転動領域１３に導かれた原料の層を圧縮する。

補助ローラ６５は、粉砕ローラ２１と比較して原料を粉砕する能力が極めて低く、中央領域１１からローラ転動領域１３に導かれた原料の層を圧縮して、層厚を一定することを主目的としたローラである。したがって、（１）ローラの自重だけで回転テーブル７にローラが押し付けられている場合のように、粉砕ローラ２１と比較してローラを回転テーブル７に押し付ける力が極端に弱くされたローラ、（２）ローラ周面と回転テーブル７との隙間を比較的大きくして、一定距離以上回転テーブル７に接近できなくされたローラ、（３）粉砕ローラ２１と比較して極端に直径が小さいローラ等が補助ローラ６５に該当する。

第３変形例では、スクレーパ１５により中央領域１１上で原料の層厚を一定にすると共に補助ローラ６５によりローラ転動領域１３上でも原料の層厚を一定にしている。よって、原料の層厚を一定にする効果をさらに高めることができるので、竪型粉砕機１の振動や騒音の低減又は防止効果をさらに向上させることができる。なお、第３変形例のスクレーパ１５の配置角度θは、＋９０〜＋１３５°にされている。この理由は、図２のスクレーパ１５の配置角度θを０〜＋４５°にしたのと同じである。

図７に示す補助ローラ６５の位置に粉砕ローラを配置した例が、図８に示す本実施形態に係る竪型粉砕機の第４変形例である。したがって、この例は、四つの粉砕ローラ（一対の粉砕ローラ２１、一対の粉砕ローラ６７）を備え、さらに、二つのスクレーパ１５（スクレーパ１５−１，１５−２）を備える。第４変形例のスクレーパ１５−１，１５−２の配置角度θは、それぞれ０〜＋４５°にされている。配置角度θとは、前述の通りであり、例えば、対向する二個の粉砕ローラ６７で説明すると、二個の粉砕ローラ６７の先端部中心点間を結ぶ線に対して、回転テーブル７上で直交する線を軸線６１とすると、軸線６１とスクレーパ１５−２とで規定される角度である（軸線６１を基準にして回転テーブル７の回転方向Ａの角度をプラスとする）。

本発明に係る竪型粉砕機の実施例について説明する。図７に示すローラ配置（二個の粉砕ローラ２１、二個の補助ローラ６５）を有する竪型粉砕機を用いて、スクレーパ１５を有する場合（実施例）と有さない場合（比較例）とについて電力原単位等を測定した。回転テーブル７の直径は３２００ｍｍであり、原料は高炉スラグを用いた。

実施例のスクレーパ１５に関する条件は次の通りである。スクレーパ１５の長さは１４００ｍｍであり、図３に示す隙間５９の高さは５０ｍｍであり、配置角度θは９０°であり、形状は中心部５１を有する角柱状（フラットバ）であり、材質はフラットバに硬化肉盛処理されたものであり、保持方法は図５に示すシュート１９からのチェーン１７を介した保持である。実施例、比較例のそれぞれの結果を表１に示す。

表１から分かるように、実施例と比較例とはモータ電力が略同じであるが、実施例は比較例よりも電力原単位が低くなっているので、実施例は比較例よりも能力が向上していること（つまり効率的な粉砕ができること）が分かった。

本実施形態に係る竪型粉砕機の全体構成図である。 図１に示す竪型粉砕機の一部分の平面図である。 本実施形態のスクレーパの取り付け状態を示す断面図である。 図３に示すスクレーパの回転テーブルに取り付ける部分を分解した断面図である。 本実施形態に係る竪型粉砕機の第１変形例におけるスクレーパの取り付け状態を示す断面図である。 本実施形態に係る竪型粉砕機の第２変形例におけるスクレーパの取り付け状態を示す断面図である。 本実施形態に係る竪型粉砕機の第３変形例におけるローラの配置状態を示す平面図である。 本実施形態に係る竪型粉砕機の第４変形例におけるローラの配置状態を示す平面図である。

符号の説明

１・・・竪型粉砕機、３・・・モータ、５・・・減速機、７・・・回転テーブル、９・・・ケーシング、１１・・・中央領域、１３・・・ローラ転動領域、１５・・・スクレーパ、１７・・・チェーン、１９・・・シュート、２１・・・粉砕ローラ、２３，２５・・・アーム、２７・・・油圧シリンダ、２９・・・ピストンロッド、３１・・・環状空間通路、３３・・・ダクト、３５・・・回転セパレータ、３７・・・羽根、３９・・・排出口、４１・・・凹部、４３・・・円板、４５・・・リブ、４７・・・ダムリング、４９・・・軸、５１・・・中心部、５３・・・摺動部材、５５・・・キャップ、５７・・・支持棒、５９・・・隙間、６１・・・軸線、６３・・・フレーム、６５・・・補助ローラ、６７・・・粉砕ローラ、Ｃ・・・回転中心、Ａ・・・回転方向、θ・・・スクレーパの配置角度

Claims (2)

1. 原料を供給するシュートと、
   前記シュートから原料が供給される中央領域及びその周りのローラ転動領域を有すると共に回転することにより前記中央領域から前記ローラ転動領域に前記原料を導く回転テーブルと、
   前記ローラ転動領域に押し付けられた状態で前記回転テーブルの回転に従動して前記ローラ転動領域を転動する粉砕ローラと、を備え、
   回転する前記回転テーブルと転動する前記粉砕ローラとにより、前記ローラ転動領域に導かれた前記原料を噛み込んで粉砕し、
   前記ローラ転動領域の内側に位置するように前記中央領域上に配置されると共に前記ローラ転動領域へ導かれる前記原料の層厚を一定にするスクレーパを備え、
   前記スクレーパは、前記回転テーブルの回転中心と同軸で軸支されていると共に前記回転方向に対して固定された箇所からチェーン及びワイヤの少なくとも一方を介して保持されている
   ことを特徴とする竪型粉砕機。
2. 前記回転テーブルの回転に従動して前記ローラ転動領域を転動する補助ローラを備え、
   回転する前記回転テーブルと転動する前記補助ローラとにより、前記ローラ転動領域に導かれた前記原料の層を圧縮する
   ことを特徴とする請求項１に記載の竪型粉砕機。

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