JP5133407B2 - 粒状物質を粉砕するローラーミル - Google Patents

Description

本発明は、セメント原料、セメントクリンカーおよび同様な物質等の粒状物質を粉砕するローラーミルであって、実質的に水平な粉砕テーブルと、垂直シャフトの回りで回転する１組のローラーとを有し、前記１組のローラーが多数のローラーを有し、該ローラーが、軸受シェルと、該軸受シェル内に配置された軸受ジャーナルとからなるヒンジ連結を介して垂直シャフトに連結されたそれぞれのローラーシャフトの回りで回転し、前記ヒンジ連結は、ローラーが、ローラーシャフトの中心線を含む平面内で上下方向に自由弧状運動することを可能にし、前記１組のローラーが粉砕テーブルと相互作用するように構成されているローラーミルに関する。

上記種類のローラーミルは良く知られている。既知のローラーミルでは、ローラーシャフトと垂直シャフトとを連結するヒンジ連結は、一般に、適当な潤滑剤を用いて潤滑される伝統的なすべり軸受を有している。ヒンジ連結の機能は、粉砕作業中に粉砕テーブル上に堆積される物質の層に生じる高さ変化に対し、ローラーが互いに独立的に従動できるように確保することにある。ヒンジ連結により吸収されるべき力は、その方向および大きさに関し、軸受ジャーナルに対して主として一定であり、軸受ジャーナルの角運動は物質層の厚さ変化により発生され、一般に±０．５°から５°のインターバル内の範囲にある。軸受ジャーナルの角運動の周波数は、一般に０．５−１Ｈｚのインターバル内にある。この既知のローラーミルが、例えばセメント原料、セメントクリンカーおよび同様な物質等の粒状物質の粉砕に使用される場合、ヒンジ連結は比較的高い圧力を受け、これによりヒンジ連結の部品間に摩擦が生じ、この摩擦により、潤滑剤では容易に低減できない有害な発熱が生じる。これは、単方向性の一定圧力の付与および軸受ジャーナルの前後方向の非常に小さい角運動のため、潤滑剤が負荷ゾーン内に浸透することが妨げられることによる。商業的に入手可能な他の軸受形式に言及すると流体動力学的すべり軸受があり、この形式の軸受は、軸受ジャーナルが連続的に回転されず、したがって流体動力学的潤滑膜が形成されないため使用できない。また流体静力学的ラジアル軸受があり、この形式の軸受は、技術的観点から、静的作動であるか回転を受けるにかかわらず全接触レベルを確保できる理想的な軸受解決が可能であるが、あまりにも複雑で、過敏でかつコストが嵩むものである。更に転がり軸受があり、この形式の軸受は、角運動が小さくて、ジャーナルが負荷ゾーン内に潤滑剤を誘引することが妨げられるため適していない。これらの理由から、商業的に入手できるいずれの伝統的な軸受形式も、大きい欠点を伴うことなく上記負荷状況を取扱うのに必要な特性を有していない。

本発明の目的は、上記欠点を解消しまたは大幅に低減できるローラーミルを提供することにある。

上記目的は、冒頭で述べた種類のローラーミルであって、ヒンジ連結の軸受シェルが、該軸受シェル内に配置された軸受ジャーナルの直径より少なくとも１％のファクタだけ大きい直径を有することを特徴とするローラーミルにより達成される。

この特徴により、摩擦したがって発熱および軸受ジャーナルとヒンジ連結の軸受シェルとの間の摩耗速度を、これまでに使用されている軸受形式に比べて非常に小さくすることが達成される。これは、軸受ジャーナルは小さい角運動と関連して主として軸受シェル内で転がるという事実に帰する。また、このようなヒンジ連結は、潤滑剤を用いることなくかつローラーミルで粉砕される物質に対するシーリング保護を行うことなく作動できる。

粉砕テーブル上の物質層の一般的変化に一致する高周波数の小さい角運動が、直径比の増大により段階的に増大する過度に高い表面圧力を引起こすことなく、軸受の転がり運動に関連して軸受により吸収されるようにするには、原則として、軸受ジャーナルと軸受シェルとの間の直径比を正確に選択しなければならない。したがって本発明によれば、軸受シェルは、該軸受シェル内に配置された軸受ジャーナルの直径より、１−２５％、好ましくは５−２０％のファクタだけ大きい直径を有することが好ましい。

軸受ジャーナルおよび軸受シェルを製造するのに、同じ材料例えばスチールを使用できる。これは、強度特性の見地および経済的見地から非常に有利であり、本発明によるヒンジ連結に最も好ましい摩擦状態を達成することを可能にする。
以下、概略図を参照して本発明を更に詳細に説明する。

本発明によるローラーミルを示す概略図である。 本発明によるヒンジ連結を示す詳細図である。 作動中のヒンジ連結の機能を示す詳細図である。

図面はローラーミル１の断面図であり、ローラーミル１は、水平な粉砕テーブル３と、該粉砕テーブル３と相互作用する１組のローラー４とを有し、ローラー４は、垂直シャフト５に連結されかつ該シャフト５の回りで回転する。ローラー４は別の水平ローラーシャフト６の回りで回転する。該水平ローラーシャフト６は、ヒンジ連結７を介して垂直シャフト５に連結されており、ヒンジ連結７は、ローラー４がシャフト６の回りで回転する間にローラーシャフト６の中心線１２を含む平面内で上下方向に自由に移動することを可能にする。ローラー４が移動する平面は必ずしも垂直シャフト５の中心線を含むものではない。粉砕ゾーン内での小さい滑り効果すなわち剪断効果を得るため、ローラー４はときどきまたは頻繁に僅かに傾斜され、このことは、中心線が必ずしも垂直シャフト５の中心線を通らないことを意味する。

ヒンジ連結７の回転中心は、ローラーシャフト６の中心線１２と同じ水平平面に配置できる。しかしながら、図示の実施形態では、ヒンジ連結７の回転中心は、垂直平面内で見たとき、ローラー４、ローラーシャフト６および該ローラーシャフト６に連結されたヒンジ部品７ｂの質量中心８を含む水平平面（簡単化のためローラーシャフト６の中心線１２と一致する一点鎖線により図示されている）より下に位置している。これにより、ミル１の作動中にローラー４、ローラーシャフト６および該ローラーシャフト６に連結されたヒンジ部品７ｂに作用する遠心力が発生され、ヒンジ７の回りの回転モーメント、したがって粉砕テーブル３に対するローラー４の粉砕圧力の発生に寄与する下向きの力が発生される。

図２から明らかなように、ヒンジ連結７は、軸受シェル１４と、該軸受シェル１４内に配置された軸受ジャーナル１５とを有している。本発明によれば、軸受シェル１４は、軸受ジャーナル１５の直径より少なくとも１％だけ大きい直径を有しており、このため、摩擦したがって発熱およびヒンジ連結の軸受ジャーナル１５と軸受シェル１４との間の摩耗速度は、軸受ジャーナル１５が小さい角運動と関連して主として軸受シェル１４内で転がる、従来使用されている所与の形式の軸受に比べて非常に小さくなる。

粉砕テーブル上の物質層の一般的変化に一致する高周波数の小さい角運動が、表面圧力を過度に高いレベルに到達させることなく、転がり運動に関連して軸受により最適な態様で確実に吸収されるようにするには、軸受シェル１４の直径は、軸受ジャーナル１５の直径より１−２５％、好ましくは５−２０％だけ大きくなければならない。

図３から明らかなように、軸受ジャーナル１５が時計回り方向に転がるとき、軸受ジャーナル１５の中心Ｃ₀が中心Ｃ₁に移動すると、軸受シェル１４と軸受ジャーナル１５との接点は、Ａ点からＢ点へと移動するであろう。これは、ローラー４が、粉砕テーブル３上の物質層の高い点に乗り上げたときの状況である。

Ａ点および中心Ｃ₀で示す中立位置では、反力Ｆは、Ａ点での接平面に対して垂直なベクトルを有する。軸受ジャーナル１５が中心Ｃ₁に移動すると、反力Ｆは、２つの分力すなわち垂直力Ｆ_Nおよび摩擦力Ｆ_tで構成される。摩擦力の最大値は、Ｆ_t＝Ｆ_N×μ_Sとして求められる。ここで、μ_Sは静摩擦係数であり、「スチール対スチール」の場合には約０．３の値となる。摩擦力Ｆ_tの値が非常に大きい場合には、軸受ジャーナル１５はＡ点に戻る方向に滑り、粉砕テーブル３上の隆起した物質層と調和した転がり運動をするための新しい中立位置をとる。

１ ローラーミル
３ 粉砕テーブル
４ ローラー
６ ローラーシャフト
７ ヒンジ連結
８ 質量中心
１４ 軸受シェル
１５ 軸受ジャーナル

Claims (5)

1. セメント原料、セメントクリンカーおよび同様な物質等の粒状物質を粉砕するローラーミル（１）であって、水平な粉砕テーブル（３）と、垂直シャフト（５）の回りで回転する１組のローラーとを有し、
   前記１組のローラーは多数のローラー（４）を有し、該ローラー（４）は、軸受シェル（１４）と、該軸受シェル内に配置された軸受ジャーナル（１５）とからなるヒンジ連結（７）を介して垂直シャフト（５）に連結されたそれぞれのローラーシャフト（６）の回りで回転し、
   前記ヒンジ連結（７）は、ローラー（４）が、ローラーシャフト（６）の中心線（１２）を含む平面内で上下方向に自由弧状運動することを可能にし、
   前記１組のローラー（４）は粉砕テーブル（３）と相互作用するように構成されているローラーミル（１）において、
   ヒンジ連結（７）の軸受シェル（１４）は、該軸受シェル内に配置された軸受ジャーナル（１５）の直径より少なくとも１％だけ大きい直径を有することを特徴とするローラーミル。
2. 前記軸受シェル（１４）は、該軸受シェル内に配置された軸受ジャーナル（１５）の直径より１−２５％だけ大きい直径を有することを特徴とする請求項１記載のローラーミル。
3. 前記軸受シェル（１４）は、該軸受シェル内に配置された軸受ジャーナル（１５）の直径より５−２０％だけ大きい直径を有することを特徴とする請求項１記載のローラーミル。
4. 前記軸受シェル（１４）および軸受ジャーナル（１５）は同じ材料で製造されることを特徴とする請求項１記載のローラーミル。
5. 前記軸受シェル（１４）および軸受ジャーナル（１５）はスチールから製造されることを特徴とする請求項４記載のローラーミル。

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