JP5576470B2 - 粉砕用ローラミル - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前提部分に記載のローラミルに関する。

ローラミルは、平坦な粉砕軌道（及びそれを縁取る保持リム）付の粉砕パン又は粉砕プレートと、粉砕軌道（又は砕料供給に伴い粉砕軌道上に形成される砕料床）上を転がる２個、３個、４個又は６個の粉砕ローラとを備えるタイプのミルであり、特許文献１〜３にはその例が記載されている。粉砕ローラは傘状であり、その周面と粉砕軌道との間に所定幅の粉砕用平行間隙が生じるよう配置される。

微粉化対象となる砕料は、一般に、チップシュート経由で横方向から粉砕パンの中央部へと供給される。粉砕パンを回転させるとその砕料は遠心力の作用で螺旋状に移動し始め、平坦な粉砕軌道沿いに粉砕ローラに達してそこで微粉化される。

生じた微粉は、オーバフローミルの場合、十分に微粉化されていない粗な粒子と共に粉砕パンの縁から溢れて微粉出口へと落下する。

エアスウェプトローラミルの場合、微粉は粗な粒子と共に粉砕帯上方の分級器に送られる。微粉はそこから出口へと送られるが、粗な粒子は分級器から砕料供給錘を経て粉砕パン中央部へ、更に粉砕ローラ下へと返戻される。

エアスウェプトローラミルのうちロッシェ型のものでは、保持リムで縁取られた粉砕パン又は粉砕プレートが使用される。保持リムの高さはミルサイズ、粉砕ローラ個数、砕料種別及び所要微粉粒径で左右される。例えば、セメント素材粉砕用のミルでは保持リム高を約５０ｍｍ以上１３０以下の範囲内とするのに対し、セメントクリンカ粉砕用のミルでは保持リム高を約１５０ｍｍ以上４００以下の範囲内とするのが普通である。

なお、丸み付粉砕ローラ及びそれに対し相補的な形状の粉砕軌道を有するローラミルのなかにも、凸状の排出縁を有するもの（特許文献４）やそれに似た保持リムを有するもの（特許文献５及び６）がある。

これらのローラミルでは、個々の粉砕ローラに砕料を分配する装置を、粉砕帯向け砕料供給路又は粉砕パン中央部に個別に設けることで、粉砕ローラに対する砕料供給の安定度を高めることができる。粉砕ローラに対する砕料供給を安定化すると、微細化に係る仕事が粉砕ローラ間で略均等になってローラミル全体の動作が円滑化する結果、多くの場合、微粉生産量が増すと共に微粉粒径が所要値に近づくこととなる。

そのため、特許文献２及び３記載の粉砕プレートでは、非常に平坦でかなり広い円錐台になるようその中央に凸部が形成されている。この凸部は粉砕プレートと一体であり、その高さは平坦な粉砕プレート上の保持リムと同等である。

特許文献７及び８記載のエアスウェプトローラミルでは、平坦な粉砕プレートの中央部に平坦な砕料供給錘が設けられている。これはかなり広い下部円錐台及び平坦な上部錘からなる二部分型の供給錘であり、その高さは粉砕プレートを縁取る保持リムに比し２〜３倍となっている。その供給錘の上方に砕料供給用チップシュートが偏心配置されていて、ミル軸や供給錘から粉砕ローラまでの距離が粉砕ローラ毎に異なることから、砕料は諸粉砕ローラに対し不規則に供給されることとなる。

特許文献９記載のローラミルでは、粉砕ローラ同士の間隙に砕料を送り込むため、粉砕パン中央の円錐台状部分に羽根が複数枚設けられる一方、当該粉砕ローラ間隙に空気を送り込むため、粉砕パンに向かう気流が分岐されている。こうした部材を付加するのは、ミルのスループット率変動を排し所要エネルギを抑制するためである。円錐台状部分の周面は外下がりの斜面であり、羽根は放射方向に沿い外上がりに延びるよう円錐台状部分の周面に設けられている。円錐台状部分の周面は粉砕軌道に連なっており、粉砕軌道は外上がりの斜面となっている。粉砕パンを縁取る保持リムの高さは、粉砕パンの中央にある円錐台状部分に優っている。

特許文献１０記載の鉛直型ローラミルでは、保持リムを持たない平坦な粉砕パンの中央に円筒状の凸部が設けられている。その凸部の上方には、砕料をアイドリング無しで連続供給可能な高さ可調型のセンサ付砕料供給器が付加されている。このミルでは、その凸部から外方に向かい粉砕ローラ下へと砕料を均等分配すべく、中央にある凸部の上方に固定型又は可調型のスクレーパが配列されている。

特許文献６記載のローラミルでは、粉砕パン中央に設けられた分配プレートに砕料が送り込まれる。この分配プレートはカバー状であり、粉砕パンと一体に回転する構成にすることも、静止状態で使用される構成にすることも可能である。ミルハウジング上には、中央にある分配プレートと協働し砕料を均等分配する装置として、内側案内羽根、外側案内羽根及びガス偏向装置が設けられている。

特許文献１１記載のローラミルでは、可回転な粉砕プレートの中央に円形プレートが設けられている。その円形プレートの表面又は上方には、専ら微粉からなる下層砕料床及び専ら粗な粒子からなる上層砕料床を重畳発生させる付加的な分離器が配置されているので、かなり大量の砕料が供給されたときでもその働きで砕料床を好適に発現、再生させることができる。この分離装置は外上がりの錘面に沿い拡がる環状且つ櫛状の分離部材であり、同心となるよう粉砕プレート上に固定されている。この分離器に代え砕料分配器を使用することもできる。即ち、返戻されてきた粗な粒子を受け入れ下層砕料床の形成に回す中央分配錘を、粉砕プレートの中央にあり僅かに突出している円形プレートに設けると共に、更に粗な新来の砕料を取り込むための供給路を複数本、円形プレートから連接域を経て雨樋状の粉砕軌道まで延ばした構成にすることもできる。

独国特許発明第１０２２４００９号明細書（Ｂ４） 独国特許出願公開第３１００３４１号明細書（Ａ１） 独国特許発明第３１３４６０１号明細書（Ｃ２） 独国特許出願公開第１９８５１１０３号明細書（Ａ１） 東独国特許第１０６９５３号明細書 独国特許出願公開第１９７２３１００号明細書（Ａ１） 東独国特許第１３６７９９号明細書 東独国特許第１３６８００号明細書 オーストリア国特許第１８９０３９号明細書 独国特許出願公開第３８３４９６５号明細書（Ａ１） 独国特許出願公開第１９６５１１０３号明細書（Ａ１）

これら、粉砕パン又は粉砕プレートの中央に円錐台状又は円筒状の砕料分配器を設ける従来の構成では、粉砕ローラに対し砕料を均等分配することや、粉砕軌道上に略均一な砕料床を発生させることが難しい。しかも、羽根、スクレーパ、案内羽根、櫛状分離器等の付加部材や、それらと連携する空気通流部材、互いに同軸な複数本の砕料供給路等の部材は、高価な割りに摩耗しやすいだけでなく、粉砕帯内圧力条件、ひいては粉砕プロセスのエネルギバランス及びローラミルのスループット率に悪影響を及ぼしうる。

本発明は、従来技術における上掲の諸問題を解消すること、特にローラミルのスループット率を向上させることができ、構成が簡略で、しかも低コストなローラミル用砕料分配器を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本願では、請求項１記載の特徴事項を備える構成を提案する。従属形式請求項や明細書及び図面に記載されているのは、その有用且つ有益な実施形態である。

本発明の基本的な着想は、砕料分配器として使用する分配プレートからうかがい知ることができる。即ち、本発明で使用される分配プレートは、粉砕ローラ、保持リム或いは粉砕パンの排出縁それぞれとの関係で工夫された形状及び寸法を有すると共に、粉砕軌道上を介した粉砕ローラ下への砕料供給、砕料分配の均等化が可能な構成乃至形状、即ちローラミルにおけるスループット性能の向上や粉砕エネルギの顕著な低減に資する構成乃至形状を有するものである。

判明したところによれば、粉砕パンの中央から突出するよう分配プレートを配置し、分配プレートの側面たる外殻面から粉砕ローラの端面までの距離が然るべき値になるよう分配プレートの寸法を工夫することで、砕料の分配をかなり均等化することができる。なお、粉砕ローラの端面とはミル軸方向を向く面のことである。粉砕ローラは、このほか、粉砕パン上の粉砕軌道内を転がり、内径Ｄ_Wi及び外径Ｄ_Waを有する中空円盤状の粉砕帯乃至粉砕円を発生させる面、即ち周面を有する。

実験してみたところ、分配プレートの外殻面から粉砕ローラの端面までの距離が８０ｍｍの小型ローラミルや４００ｍｍに上る大型ローラミルにて、砕料分配を均等化することができた。

そこで、本発明では、略横方向に延びる砕料受けを備えた分配プレートを使用すると共に、その分配プレートの直径Ｄ_STを、次の式
８０ｍｍ≦（Ｄ_Wi−Ｄ_ST）／２≦４００ｍｍ
を充足する値としている。

ここでいう直径Ｄ_STは分配プレートの粉砕軌道沿い直径、即ち分配プレートが粉砕軌道に接する面における直径のことである。この直径は、粉砕ローラの転がりで粉砕軌道上に発生する粉砕帯の内径Ｄ_Wiを踏まえ設定する必要がある。

従って、その値は、粉砕パン直径が約１．２ｍ以上２．０ｍ以下、使用粉砕ローラ使用個数が通常は２個の小型ローラミルと、粉砕パン直径が約２．１ｍ以上６ｍ超、使用粉砕ローラ使用個数が２個、３個、４個或いはそれ以上（通常は６個）の大型ローラミルとで異なってくる。

また、ローラミルのなかには、その粉砕パン又は砕料床に沿い粉砕軌道が横方向に延び、その上を傘状の粉砕ローラが転がるロッシェ型のものがある。こうしたローラミルでは、分配プレートを円錐台状にすると共に、粉砕パンを縁取る保持リングの高さＨ_SRに応じ当該分配プレートの高さＨ_STを定めるのが有益である。

粉砕パンを縁取る保持リングの高さは、供給される砕料の種類及び生産される微粉の所要粒径に応じ定めるのが望ましい。平坦な粉砕軌道上で傘状の粉砕ローラを転がすロッシェ型の構成でセメント素材粉砕用のローラミルを実現する場合、保持リングの高さを例えば約５０ｍｍ以上１３０ｍｍ以下の範囲内で定めるとよい。ロッシェ型の構成でセメントクリンカ粉砕用又は個別造粒砂粉砕用のローラミルを実現する場合は、約１５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下の範囲内で定めるとよい。実験結果によれば、保持リング以上の高さを有する分配プレートを使用することで、供給される砕料をかなり均等に分配することができる。ミルサイズや使用する粉砕プロセスによっては、保持リング未満の高さを有する分配プレートでも同様の効果を得ることができる。従って、保持リングの高さＨ_SRに対し６０％以上２５０％以下の範囲内で分配プレートの高さＨ_STを定めること、即ち次の式
０．６・Ｈ_SR≦Ｈ_ST≦２．５・Ｈ_SR
を充足させることが望ましい。

実験してみたところ、分配プレートを円筒状の凸部として設けた構成でも、粉砕軌道ひいては粉砕ローラ下に対する砕料の分配及び供給を効率的に行うことができた。

本発明に係る分配プレートでは、横方向に延びる砕料受けの直径を、粉砕軌道の幅より大きくするのが望ましい。

円錐台状の分配プレートを使用する場合、その分配プレートの底面に対する外殻面の傾斜角たる錘面角αを約４５°以上約９０°以下の範囲内、例えば４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°、８５°又は８９°とするのが有益である。特に、使用する円錐台状分配プレートが保持リングよりも高背であるなら錘面角αを約４５°以上７５°以下の範囲内で選定し、低背であるなら錘面角αを６５°以上８５°以下の範囲内で選定するのが望ましい。判明したところによれば、分配プレートの錘面角を約７０°にするのが、ミル動作の円滑化及びエネルギ節約の面で特に効果的である。このことは、特に、錘面角を大きくすると粉砕軌道方向に沿った滑降乃至転落面の傾斜が増し力の縦方向成分が小さくなることから説明することができる。

分配プレートの上部に設ける砕料受けは、平坦な面としてもよいが、供給される砕料の種類に応じミル軸方向上方又は下方に傾斜させ、凸状又は凹状に湾曲した面にするのが望ましい。その面の傾斜角βは１０°以下、例えば１°、２°、３°、４°、５°、６°、７°、８°、９°又は１０°とするのが望ましい。

実験で判明したところによれば、円錐台状又は円筒状の分配プレートに備わる外殻面を凸状又は凹状にすることも、砕料分配を均等化する上で有益である。凸状又は凹状を呈する外殻面の傾斜角γは５°以下、例えば１°、２°、３°、４°又は５°とするのが望ましい。

砕料受けと分配プレートの外殻面とを結ぶ連接域に丸みを付けることや、分配プレートの外殻面とそれに隣接する粉砕軌道とを結ぶ連接域に丸みを付けることも、砕料受けから分配プレートの外殻面を経て供給される砕料の流れが円滑になるので有益なことである。

粉砕ローラが傘状又は丸み付で、それに対し相補的な傾斜面付又は雨樋状の粉砕軌道が粉砕パン上に設けられたローラミルの場合、粉砕パン（又は個別の粉砕軌道）の外縁に生じる排出縁を保持リングとしても機能させうる。そうした場合、その排出縁の高さＨ_AKが保持リングの高さとなるので、分配プレートの高さＨ_STと、粉砕軌道の最深部から測った排出縁の高さＨ_AKとの比を１．２〜２．２：１の範囲内にすること、言い換えれば分配プレートを排出縁に比べ１．２〜２．２倍高背にすることが望ましい。

本発明に係る粉砕用ミルによれば、分配プレートを介し供給される砕料に遠心力及び重力が作用するため、粉砕ローラ下に至る砕料の流れがより均一なものとなる。実験結果によれば、ローラミルのスループット率を１０％近く上昇させることや、粉砕エネルギを１０％近く低減することができる。また、本発明によれば、分配プレートの配置及び形状、特に分配プレートの寸法や分配プレートから粉砕ローラまでの距離が然るべく決まるよう粉砕ローラ下の粉砕帯の内径並びに分配プレートの粉砕軌道沿い直径が工夫されているので、粉砕ローラの端面からミル軸方向に投げ戻された砕料が分配プレート特にその外殻面によって捕獲され、粉砕軌道に沿い粉砕ローラ下へと効率的に輸送される、といった効果も得ることができる。

本発明に係る粉砕用ミル並びにその粉砕パン及び分配プレートの一例を示す断面図である。 本発明に係る粉砕用ミル並びにその粉砕パン及び分配プレートの別例を示す断面図である。 円錐台状の分配プレートを示す図である。 円筒状の分配プレートを示す図である。

以下、別紙図面を参照し本発明をより詳細に説明する。

図１にローラミルの一例断面を示す。このミルは、ミル軸２、可回動な粉砕パン３及びその上で転がる複数個の粉砕ローラ５を有している。図示されているのはその一部であり、パン３は左半分のみ、ローラ５は１個のみが描かれている。

粉砕パン３上には平坦な粉砕軌道４があり、その軌道４の外側には高さＨ_SRの保持リム１５が設けられている。

粉砕パン３の中央には砕料分配器７が配置されている。この例では分配器７がパン３と一体化されているが、事後的な補修や交換を行えるようパン３と別体にしてもよい。

砕料分配器７は分配プレート１０として構成されており、高さがＨ_ST、粉砕軌道４沿い直径（底面直径）がＤ_STの円錐台状になっている。

粉砕ローラ５はミル軸２側の端面８が凸な傘状のローラであり、粉砕軌道４（又はその上に形成される図示しない個別の砕料床）上で転がり環形円盤状の粉砕帯を発生させるよう配置されている。この転がりで発生する粉砕帯の内径Ｄ_Wiと外径Ｄ_Waの差の１／２倍は、基本的に、ローラ５の周面６の幅と等しくなる。この例では、その直径Ｄ_MSが約５．６ｍで保持リム高Ｈ_SRが０．３５の破砕パン３上に、その内径Ｄ_Wiが約３．９５ｍで外径Ｄ_Waが約５．５ｍの粉砕帯を発生させるべく、ローラ５の周面６に
（Ｄ_Wa−Ｄ_Wi）／２≒０．７６ｍ
なる幅を持たせている。

その内側にある分配プレート１０は円錐台状であり、その上には平坦な砕料受け１１が形成されている。プレート１０は、砕料受け１１上に供給された砕料が重力の作用でプレート１０の外殻面１２、更には粉砕軌道４上に流入し、ローラ５下の噛み込み領域内に到達するよう、中央にある図示しない砕料供給器の下方に配置されている。

分配プレート１０と粉砕ローラ５の間隔は、プレート１０の粉砕軌道４沿い直径Ｄ_STと、ローラ５の転がりで発生する粉砕帯の内径Ｄ_Wiとで決まってくる。本実施形態ではこの値を３５０ｍｍとしている。この値であれば、８０ｍｍ≦（Ｄ_Wi−Ｄ_ST）／２≦４００ｍｍなる関係が充足される。

そして、図示例では分配プレート１０の外殻面１２が直線断面であり、平坦な砕料受け１１に対し約６５°の錘面角αをなしている。

図２に、別例に係る粉砕パン３のうち左半分及び破砕ローラのうち１個を示す。この例では、実線で示す通り、傾斜した粉砕軌道４上で対応する粉砕ローラ５を転がすようにしている。一点鎖線で示す通り、雨樋状の粉砕軌道４’上で対応する粉砕ローラ５’を転がす構成にしてもよい。パン３の外縁部に備わる排出縁１７の高さＨ_AKは３００ｍｍ、パン３の中央にある分配プレート１０の高さＨ_STは３３５ｍｍである。この例におけるパン３の直径Ｄ_MSは４５００ｍｍ、ローラ５の転がりで発生する粉砕帯の内径Ｄ_Wiは２７００ｍｍ、外径Ｄ_Waは４２００ｍｍ、プレート１０の直径Ｄ_STは１９８０ｍｍ、砕料受け１１の直径は１８００ｍｍである。

図３に分配プレート１０の別例構成を示す。この例のように、砕料受け１１・外殻面１２間を結ぶ上部連接域１３や、外殻面１２・各粉砕軌道４間を結ぶ下部連接域１４に、丸みを付けることもできる。また、砕料受け１１をミル軸２の延長方向に沿い上方又は下方に傾斜させ、破線で示す通り凸状の砕料受け１１’や凹状の砕料受け１１”とすることもできる。傾斜角βは１０°以下とするのが望ましい。プレート１０に備わる外殻面１２は、直線断面でもよいが、丸みを付けて凸状断面の外殻面１２’や凹状断面の外殻面１２”にすることもできる。その凹凸の角度γは５°以下とするのが望ましい。

図４に、平坦な砕料受け１１及び縦方向に延びる外殻面１２を備えた円筒状の分配プレート１０を示す。この例では、砕料受け１１の直径とプレート１０の粉砕軌道４沿い直径Ｄ_STとが等しくなっている。連接域１３，１４には丸みが付けられている。砕料受け１１は、直線断面でもよいが、破線で示すようにミル軸２の延長方向に沿い上方又は下方に傾斜させて凸状の砕料受け１１’や凹状の砕料受け１１”とすることもできる。円筒状のプレート１０に備わる外殻面１２も、直線断面でもよいが、丸みを付けて凸状断面の外殻面１２’や凹状断面の外殻面１２”にすることができる。横方向に延びる砕料受け１１に対する砕料受け１１’，１１”の傾斜角βは１°以上１０°以下、縦方向に延びる外殻面１２に対する外殻面１２’，１２”の角度γは１°以上５°以下とするのが望ましい。

分配プレートは、一挙に製造できるよう粉砕パンと一体化することも可能だが、供給される砕料の種類に応じ着脱交換できるよう別体型にするのが望ましい。

Claims (7)

1. 粉砕ローラ（５）の周面（６）と粉砕軌道（４）との間にその内径がＤ_Wiで外径がＤ_Waの粉砕帯が生じるよう、固定的に配設された複数個の粉砕ローラ（５）がその上で転がる粉砕軌道（４）を有し、且つミル軸（２）周りで可回動な粉砕パン（３）と、
   ミル軸（２）に対し同心な凸部となるよう上記粉砕パン（３）の中央に設けられた微粉化対象砕料分配用の砕料分配器（７）と、
   を備え、
   上記粉砕パン（３）の粉砕軌道（４）は平坦であり、かつ所定の粉砕軌道幅を有し、
   上記粉砕ローラ（５）は傘状である、
   ローラミルであって、
   上記砕料分配器（７）が、横方向に延びる砕料受け（１１）を備えた分配プレート（１０）として構成されており、上記分配プレート（１０）が円錐台状であり、上記粉砕軌道（４）に沿った当該分配プレート（１０）の直径Ｄ_STが次の式
   ８０ｍｍ≦（Ｄ_Wi−Ｄ_ST）／２≦４００ｍｍ
   を充足する値であり、
   上記分配プレート（１０）が、更に、外殻面（１２）と、砕料受け（１１）・外殻面（１２）間を結ぶ丸みを帯びた上部連接域（１３）と、外殻面（１２）・各粉砕軌道（４）間を結ぶ丸みを帯びた下部連接域（１４）とを有する、
   ことを特徴とするローラミル。
2. 請求項１記載のローラミルであって、上記粉砕パン（３）の外縁部に保持リング（１５）があり、当該分配プレート（１０）の高さＨ_STと当該保持リング（１５）の高さＨ_SRの間に次の式
   ０．６・Ｈ_SR≦Ｈ_ST≦２．５・Ｈ_SR
   で示す関係があることを特徴とするローラミル。
3. 請求項１記載のローラミルであって、上記分配プレート（１０）より低背な保持リング（１５）を有し、当該分配プレート（１０）の高さＨ_STが当該保持リング（１５）の高さＨ_SRの１．１〜２．５倍であることを特徴とするローラミル。
4. 請求項１記載のローラミルであって、上記分配プレート（１０）に備わる砕料受け（１１）が平坦なことを特徴とするローラミル。
5. 請求項１記載のローラミルであって、上記分配プレート（１０）が、その錘面角αが４５°以上８９°以下の円錐台状であることを特徴とするローラミル。
6. 請求項１記載のローラミルであって、次の式
   Ｄ_ST≧（Ｄ_Wa−Ｄ_Wi）／２
   に示す如く上記分配プレート（１０）の直径Ｄ_STが当該粉砕ローラ（５）下の粉砕軌道幅以上であることを特徴とするローラミル。
7. 請求項１記載のローラミルであって、上記粉砕ローラが傘状の粉砕ローラ（５）であり、上記粉砕パン（３）に備わる粉砕軌道が、その上を転がる粉砕ローラに対し相補的な形状を呈する傾斜面付の粉砕軌道（４）であり、上記分配プレート（１０）の高さＨ_STと当該粉砕パン（３）の外縁に備わる排出縁（１７）の高さＨ_AKとの間に次の式
   Ｈ_ST：Ｈ_AK＝１．２〜２．２：１
   で示す関係があることを特徴とするローラミル。
   

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