JP4746029B2 - 竪型粉砕機のための粉砕ローラ - Google Patents

Description

本発明は一般に粉砕機、特に「垂直軸」粉砕機のための粉砕ローラの改良を提供することを目的とする。

「垂直軸」粉砕機は例えば石炭又はクリンカーを粉砕するために使用される。それらは垂直軸に沿った軌道の回転運動によって駆動される回転軌道支持ローラから本質的に作られている。粉砕される材料は中央供給路に供給され、軌道上に当たり、そこでそれは軌道とローラの間で粉砕される。粉砕された材料は次いで軌道の周囲から回収される。

テーパー又は円環状ローラの如き様々なタイプのローラ形状が可能である。文献ＤＥ ４４００７９７ Ａ１はこの形状のローラを記載し、そこでは摩耗部は機械的固定手段によって機械的に封止されている。

文献ＪＰ ２００１／１２９４１８は摩耗部がローラの外部表面に与えられた機械的粉砕機を記載し、それは溝が摩耗の兆候を示すときに容易な交換を可能とする。これらの摩耗部はそれらが突出部の全表面に完全に付着するように逆Ｔの形で芯中に挿入される。

ドイツ及び日本文献に使用される技術は突出部を注型する技術を使用しない。ドイツ及び日本文献に使用される技術はローラの残りの部分においてインサートを固定することを可能とする、インサートのまわりに延性材料を注ぐ注型技術を使用しない。

特定の形の垂直軸粉砕機が図１及び２に示されている。この主題は特許ＥＰ ０４７６４９６ Ｂ１に詳細に記載されている。

この特許は特に粉砕ローラの特定の構成を記載し、その特徴は摩耗表面が延性材料のマトリックスによって機械的に封止された、高い耐摩耗性を有する極めて硬い材料（例えば高いクロム含有量を有する注型鉄）から本質的に作られていることである。

この方法では、インサートは少なくとも一つの縦方向の側上に突出リブを伴って前もって製造され、次いで型中に並んで置かれ、それらの間にそれらのリブの厚さによって規定される空間を残す。ローラは延性材料によって形成されたローラの残りの部分においてインサートの機械的接続を確実にする延性材料を注ぐことによる注型技術によってバイメタル部分の形で製造される。

周囲インサートは互いに対してリブによって離間され、延性材料は注型によるローラの製造中、インサート間で周囲摩耗表面自体まで浸透することができ、かくしてインサートがそれらの部分に十分に固定されることを確実にする。この配置は延性材料の間隙によって本質的に分離された硬いインサートの連続に導く（例外は離間リブである）。

延性金属がインサート間に連続的に浸透できるためには、インサート間に作られた間隙は、それらが型中に位置されるとき、溶融金属が冷たいインサートと接触して凝固し、延性金属によるこの間隙の完全な充填を妨げることがないような方法で、周囲から中央に向かって漸進的に増大すべきである。しかしながら、使用時のこの部分の摩耗のため、この配置は変化し、周囲にずっと幅広い延性間隙を作り、この間隙の側部の傾斜を生じる。これはインサートの硬い周囲表面を減らし、結果としてその部分の摩耗を促進する不幸な効果を生じる。

さらに、粉砕ローラの場合、局在化した優先的な摩耗が一般にローラの外側縁上に観察される。この摩耗はローラの使用寿命だけでなく粉砕製品の品質並びに粉砕収率に影響する。なぜならば軌道上のローラの支持表面は減少され、これは軌道自体が操作時に磨耗を受けるとより一層そうなるからである。

最近の技術発展に従って、インサートが摩耗を減らすためのセラミック材料の内部補強を含む場合には、インサート間の保護されない間隙の存在は操作時に、インサート間に溝が作られ、それによってセラミック補強が脱落し、その縁が欠けることを意味する。この現象はセラミック補強の効率を大きく低下する。なぜならばそれはそのときその潜在的な耐摩耗性がそのサイズとともに低下するという事実に加えて表面が極めて粗い材料を生成するからである。

上述の特許では、母線に従った摩耗プロファイルを補償するカラーの実施態様の記載もある（図５〜９参照）。

これを行なうためには、インサートはそれらがローラの残りを作り上げる延性注型鉄の支持体に属する周囲ラグをローラの外縁上に残すように母線の全長に沿ってそれらの縦方向に延びない。

ローラのこの領域において摩耗を故意に迅速にし、この領域の摩耗が通常あまり迅速でないということを補償する。しかしながら、この方法は延性注型鉄のラグ上の摩耗がインサートの端をインサートの縦方向縁に関する上記と同様の欠けにさらすという欠点を有し、同じ不利益な結果に導く。

本発明の目的は従来技術の解決策の欠点を避けるように新しい形のインサートを提供することである。

本発明は注型によって製造され、高い耐摩耗性及び大きい硬度を有する材料から作られかつ前記注型中に延性マトリックスによって封止された周囲インサートを含む複合粉砕ローラであって、前記延性マトリックスが前記周囲インサートと前記延性マトリックスの間の界面での密接な接触を確立するような方法でこの注型中に周囲インサートのまわりに又はその中に浸透し、前記ローラが強い摩耗を受ける第一領域並びに弱い摩耗を受ける第二領域を含み、前記第一領域がその周囲表面上に、当接部を有するインサートを有し、前記第二領域が非当接部を有し、前記非当接部における間隙が注型中に前記延性材料によって満たされ、インサートのための十分な機械的固定を可能とするローラを開示する。

本発明の好ましい実施態様において、連続するインサートにおいて隣接して接触する当接表面はローラによって形成される円の半径に相当する接触線を有する。

本発明によれば、当接する面の長さと面が当接しない領域の長さの比は０．２より大きいか又はそれに等しい。

一般に、本発明は、面が当接する領域の長さと面が当接しない領域の長さの比は０．２〜２０である。

本発明の特に好ましい実施態様では、インサート、特に当接部の耐摩耗性は酸化物、炭化物、窒化物又はホウ化物の群から選択されたセラミック補強によって増大される。

さらに、本発明によれば、前記インサートは延性材料によって注型された前記マトリックス中への封止を可能とする少なくとも一つのアンダーカットを含む。

図１は「垂直軸」粉砕機を概略的に示す。

図２は強い摩耗の領域２，４と弱い摩耗の領域３を有するローラ１と軌道の間で作用する粉砕機構を示す。軌道上で生じうる摩耗も示されている。

図３はローラの母線の全長にわたって縦方向に延びる離間された特定の数のインサートが示される従来技術のローラを概略的に透視して示す。

図４は図３に示されていない離間したリブ２０を示す従来技術のインサートを示す。

図５は従来技術の二つのタイプのローラａ及びｂで観察される摩耗プロファイルの例を示す。

図６は従来技術のインサートにおける摩耗溝１６の形成を示す。

図７は図６に示された溝の形成から生じるインサートのセラミック補強１７及び１８の縁のはがれ落ちを示す。

図８は本発明のように並置された一組のインサートの図である。

図９は図８の領域１４のインサートの断面図である。

図１０は本発明の三つのインサートの部分的に当接された配置の平面図である。

図１１は図１０のインサートの断面図である。

図１０及び１１はそれぞれ、インサートがセラミック補強（点によって示される）を含む場合の図８及び図９に相当する。

従来技術の記載及び本発明の実施態様の両方に対して同一又は本質的に同様の構成要素のために同一の参照番号が様々な図に使用される。

従来技術の実施態様を示す図３及び４では、共通の参照番号１はインサート５を有するローラを示し、それは注型によるローラの形成中のリブ２０の存在の結果として縦方向に離間され、リブ２０はスペーサとして作用する。

上で示したように、ローラの注型時に摩耗表面自体を通るインサート間のローラ１の残りの部分を球状に形成することを意図される延性金属１９の通過を可能とするために、ローラの周囲から軸に向かって角度αでインサート間に漸進性の間隔が与えられる。

異なる摩耗の結果として、縦方向におけるローラとテーブルの間の間隙はもはや一定でないことが作業中に見られ、それは特にテーブル自体が摩耗を受けるときに粉砕効率を大きく低下させる。これは図２に示されている。さらに、ローラ上の摩耗は強くなる。なぜならばインサートの周囲表面は硬いインサート間に作業中に作られる増大した幅の溝の存在によって減少されるからである。

ローラの形状、テーパ又は円環状かどうか、及び粉砕機のタイプに依存して、例えば強い摩耗２及び４を有する一つ又は二つの領域と弱い摩耗３を有する領域の間で変化する摩耗プロファイル４が図５に示すように見られる。

インサート５の耐摩耗性を特にそれらの外部１４上で増大するために、多孔質セラミック芯：例えば特許ＥＰ ０９３０９４８ Ｂ１に記載されたような酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物又は他の物質を浸透することによって又はセラミック構造をその場で作ることによってそこに補強を与えてもよい。

セラミック補強を有する複合体の使用の場合には、操作時の摩耗１６から生じる増大するサイズの溝の形成は深刻な欠点を与えるだろう。なぜならばこれらの溝はインサートに含有されるセラミックを脱落させ（図６）、それは衝撃及び圧力の影響下で縁を削るからである（図７）。これは摩耗をかなり増大し、このセラミック補強をかなりの程度破壊する。

図６はセラミック補強のないインサート５を有する従来技術のデザインによる溝１６の形成を示す。

図７はセラミック補強体１８がインサート５中に組み込まれるときに作業中に起こることを示す。延性金属における溝１６の形成後、浸透されたセラミック体１８の隆起部１７は破壊し、極めて粗い材料を解放し、不規則な摩耗プロファイルの形成を加速することが観察される。

これらの実験データを考慮して、インサートは本発明では強い摩耗を受ける部分２及び４と弱い摩耗を受ける部分３の間で耐摩耗性の差を作るような方法で設計される。

本発明によれば、この効果は、強い摩耗を受ける上述の部分２において当接し、注型された延性金属１９によって満たされた弱い摩耗を受ける部分３において間隙１２を維持するインサート５（図８及び以下参照）を使用することによって得られる。高い耐磨耗性を有する領域１４及び低い耐磨耗性を有する領域がかくして得られる。連続するインサートにおいて隣接して接触する面６及び７（図８及び１０参照）はローラの中心上で整合される。即ち、それらの断面における接触線はローラによって形成された円の半径に相当する。これはインサート５間の完全な接触をそれらが互いに隣接して位置されるときに確実にし、一方くぼんだ表面１０及び１１はインサート間に空間を規定し、従ってローラの内部上に耐摩耗性に劣る領域１３を作り、最もさらされる表面１４は連続的であり、溝が生じる危険がなく、結果として耐摩耗性の低下の危険がない。

弱い摩耗を受ける領域の一つの位置と比較して強い摩耗を受ける領域の相対的位置は粉砕機のタイプ及びローラのタイプ、特にその幾何学的形態に依存するだろう。

摩耗に強くさらされる領域の幅と摩耗に弱くさらされる領域の幅の比は通常１に等しいか又は１より大きい。マトリックスにおけるインサートの好適な固定及び十分な粉砕領域のための条件を可能とするためにはこれらの同じ領域の各幅間の比は１〜１．５である。

インサートの内部３が溝を形成する能力を保持することはそれが粉砕される材料に対するスライド又はスキッド効果を低下することによってローラの良好な駆動を確実にするという意味においてそれ自体有利である。

マトリックスにおけるインサートの固定は機械的に確保され、これは本質的には図９に示されるようにインサートの下部１５の形状によってなされる。

この形状は蟻型の強いアンダーカット、穴又は別の固定手段を可能とするように選択される。

図１０及び１１は二つの部分１３及び１４から作り上げられたインサートの摩耗表面の外部１４におけるセラミック補強１８の本発明による連続を示し、それはもろい隆起部を除去し、結果として耐摩耗性の材料の損失を除去する。

「垂直軸」粉砕機を概略的に示す。 強い摩耗の領域２，４と弱い摩耗の領域３を有するローラ１と軌道の間で作用する粉砕機構を示す。 ローラの母線の全長にわたって縦方向に延びる離間された特定の数のインサートが示される従来技術のローラを概略的に透視して示す。 図３に示されていない離間したリブ２０を示す従来技術のインサートを示す。 従来技術の二つのタイプのローラａ及びｂで観察される摩耗プロファイルの例を示す。 従来技術のインサートにおける摩耗溝１６の形成を示す。 図６に示された溝の形成から生じるインサートのセラミック補強１７及び１８の縁のはがれ落ちを示す。 本発明のように並置された一組のインサートの図である。 図８の領域１４のインサートの断面図である。 本発明の三つのインサートの部分的に当接された配置の平面図である。 図１０のインサートの断面図である。

符号の説明

１ インサートを有する粉砕ローラ
２，４ 強い摩耗を受ける領域
３ 弱い摩耗を受ける領域
５ 周囲インサート
６，７ 高い耐摩耗性を有する領域における当接面
１０，１１ 低い耐摩耗性を有する領域におけるくぼんだ又は非当接面
１２ 低い耐摩耗性を有する部分における間隙
１３ 最も低いレベルの摩耗を受ける領域
１４ 最も高いレベルの摩耗を受けるインサートの外部
１５ インサートの下部におけるアンダーカット
１６ 作業時の摩耗溝
１７ セラミック補強の鋭利な隆起部
１８ インサートのセラミック補強
１９ 延性材料
２０ 離間リブ

Claims (6)

1. 注型によって製造される複合粉砕ローラ（１）であって、前記複合粉砕ローラ（１）が、前記注型中に延性材料（１９）によって封止された複数の相互に隣接する周囲インサート（５）を含み、前記延性材料（１９）が前記周囲インサート（５）と前記延性材料（１９）の間の界面での密接な接触を確立するような方法でこの注型中に前記周囲インサート（５）のまわりに又はその中に浸透し、前記ローラ（１）が強い摩耗を受ける第一領域（１４）並びに弱い摩耗を受ける第二領域（１３）を含み、前記第一領域（１４）において、隣接するインサート（５）同士が相互に完全に接触しており、前記第二領域（１３）において、隣接するインサート（５）の間に間隙が設けられており、前記間隙が注型中に前記延性材料（１９）によって満たされ、インサートのための十分な機械的固定を可能とするローラ。
2. 第一領域において隣接するインサート（５）同士の接触表面（６）及び（７）がローラ（１）によって形成される円の半径に相当する接触線を有する請求項１に記載のローラ。
3. 第一領域の長さと第二領域の長さの比が０．２より大きいか又はそれに等しい請求項１又は２に記載のローラ。
4. 第一領域の長さと第二領域の長さの比が０．２〜２０である請求項３に記載のローラ。
5. インサート（５）の耐摩耗性が酸化物、炭化物、窒化物又はホウ化物の群から選択されたセラミック補強によって増大される請求項１〜４のいずれかに記載のローラ。
6. 前記インサート（５）が少なくとも一つのアンダーカット（１５）を含む請求項１〜５のいずれかに記載のローラ。

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