JP5683450B2 - ローラミル - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文（プリアンブル部分、所謂おいて部分）によるローラミルに関する。

ローラミルは、１００年以上前から知られており、世界中で使用されている。その設計の多様性はきわめて広範囲に及ぶ。たとえば１９０２年の特許文献１では、回転粉砕テーブルの上に、ばねにより圧接された８つの粉砕コーンが配置されたコーンミルが開示されている。

現代的な粉砕機は、重く、径の大きな粉砕ローラを用いることによって、高い粉砕作業量を実現している。特許文献２、特許文献３および特許文献４を参照されたい。この種のローラミルは、設計、制御、エネルギー効率の点で多大な利点を有するため、実際において非常に広く受け入れられている。現代のローラミルの主な利用分野は、セメント業界と石炭火力発電所である。セメント業界では、ローラミルは、セメント原料粉体の生成のほか、クリンカ粉砕や石炭粉砕に利用されている。回転窯と焼成設備とともに用いられる炉は、熱交換器からの排ガスを放出し、クリンカクーラで粉砕原料を乾燥させ、粉砕原料を空気圧により輸送することができる。発電所においては、ローラミルを用いて石炭を微粉砕し、できれば中間のバンカを用いずに、気流分級機を利用してこれを直接ボイラに供給する。

現代の大型粉砕機には、最大１０ＭＷの駆動力が必要とされる。当然のことながら、これに関わる軸受や駆動装置、特にトランスミッションは特殊な設計のものでなければならない。歯、シャフト軸受、一体化された軸方向スラスト軸受および、トランスミッションハウジング内のこれらの支持手段には特に大きな負荷がかかる。最大６ＭＷ程度の駆動力については、円形粉砕テーブルに円形の形状によって適合する遊星かさ歯車伝動が最新技術として確立しており、これらは静的および動的粉砕力を土台部分に伝える。特許文献５、特許文献６を参照されたい。軸方向スラスト軸受として、動圧流体潤滑および／または静圧流体潤滑による枢支パッド軸受（Kippsegmentlager）が使用される。特許文献７を参照されたい。

上記の設計はそれら自体、省スペースにはなるものの、重大な欠点を有する。１つの構成要素のみに問題が発生しただけでも、すぐに駆動装置全体を取り外さなければならない。この点に関して、すでに明らかとなっているように、遊星歯車式トランスミッションの歯車の目視点検が非常に困難というのは、特に大きな欠点である。駆動装置を完全に取り外さないと、目視点検ができないことが多い。このような駆動装置は特殊な設計であるため、交換用部品を調達するのに相応に長い時間、すなわち何週間または何ヶ月間とかかるが、これは、設計の特殊さを考えると、交換用部品を備蓄しておくことは過度に費用集約的であるからである。これは、不満足な点である。

先行技術による駆動装置の設計のまた別の欠点は、保守用駆動装置と呼ばれるものであり、これは、保守および修理作業中に粉砕テーブルを回転させるが、主要トランスミッションそのものが動作しなければ機能しない。

当然、上記の短所や欠点を排除する方法は数多く提案されてきた。たとえば、特許文献８は、縦軸の周囲で回転可能な粉砕テーブルを有するローラミルのための駆動装置を提案しており、これは粉砕テーブルの下側部分に連結された冠歯車を有する。さらに、２つの駆動装置が対向して配置され、その各々に駆動モータと減速機が設けられる。各減速機は、粉砕テーブルの冠歯車と噛み合う２本のピニオンを有する。

特許文献９により、粉砕テーブルの下に配置された輪歯車を有するローラミルが知られている。ミルハウジングの基部に固定された４つの油圧モータのピニオンが、輪歯車と噛合する。

以上のような、駆動手段に複数のモータを採用するアイディアは、理論上の利点があるものの、実際においては受け入れられていない。油圧式駆動装置の場合、電気駆動装置と比較して効率が低く、油圧構成要素の入手しにくさと耐用年数の短さも欠点である。電気モータと減速機を用いる、上述のデュアドライブ方式が受け入れられなかったのは、動作中に過剰なトルクが発生し、その結果、トランスミッションに破壊に至るような過負荷が加わることが要因であった。さらに、一方の駆動装置が故障すると、要求どおりの粉砕能力でのミルの操作を支援することができなかった。

しかしながら、ローラミルの能力の増大に伴い、必要となる駆動力の大きさだけでなく、粉砕テーブル上で転動する粉砕ローラの数も増えた。特許文献１０では、６つの粉砕ローラと１つの駆動装置を備えるローラミルが開示されている。この装置の設計では、２つの対向する粉砕ローラを同時に回して外すことができ、ミルとして、残り４つの動作中の粉砕ローラで全粉砕作業量の８０％を生じるものとされる。この設計の欠点は、１つの粉砕ローラしか故障していなくても、必ず２つの粉砕ローラを外さなければならないことである。

特許文献１１にも、６つの粉砕ローラを用いたローラミルが記載されている。

最後に、４つの粉砕ローラを有するローラミルが特許文献１２から知られており、各粉砕ローラは、それぞれ電気モータと減速機を含む別々の駆動装置によって駆動される。粉砕テーブルそのものに駆動装置はない。１つまたはいくつかの粉砕ローラ、あるいは１つまたはいくつかの駆動装置を無効化する方策は講じられていない。

ＤＥ１５３９５８Ｃ号明細書 ＤＥ１９８２６３２４Ｃ号明細書 ＤＥ１９６０３６５５Ａ号明細書 ＥＰ０４０６６４４Ｂ号明細書 ＤＥ３５０７９１３Ａ号明細書 ＤＥ３７１２５６２Ｃ号明細書 ＤＥ３３２００３７Ｃ号明細書 ＤＥ３９３１１１６Ｃ号明細書 ＤＥ７６２９２２３Ｕ号明細書 ＤＥ１０３４３２１８Ｂ４号明細書 ＤＥ−ＯＳ２１２４５２１号明細書 ＤＥ１９７０２８５４Ａ１号明細書

本発明の目的は、少なくとも２つの粉砕ローラと少なくとも２つの駆動装置を備え、１つの粉砕ローラが無効化されても、粉砕テーブルのラジアル軸受には、このラジアル軸受への過負荷とならないような小さな力しかかからない、ローラミルを特定することである。

上記の目的は、請求項１の特徴を有するローラミルによって達成される。

先に引用したＤＥ１０３４３２１８Ｂ４号明細書の教示と違い、２つの対向する粉砕ローラではなく、１つの粉砕ローラを取り外すと、残りの粉砕ローラによって生じる実質的なラジアル力成分が粉砕テーブルに作用する。このラジアル力成分は、軸方向、特に粉砕テーブルのラジアル軸受にかなりの程度の負荷をかける。そのため、粉砕テーブルの軸受を非常に大型にしなければならない。しかしながら、本発明により、粉砕テーブルを、その円周上に分散させた複数の駆動装置で駆動し、ある粉砕ローラと同時にその対応する駆動装置を無効化すれば、軸受を大型にする必要性はなくなるか、あるいはその必要性が格段に減らされることがわかった。「対応する駆動装置」という用語は、その無効化によって発生するラジアル力が最小限であるような駆動装置を意味するものと理解する。

もちろん、駆動装置が故障したときに、対応する粉砕ローラを無効化する場合にも、同様の有利な効果が得られる。

ある粉砕ローラが故障し、対応する駆動装置が取り外されると、粉砕作業量は通常、相応に低下する。現在、接触力を増大させ、分級気流を増やすことによって、粉砕作業量を高められることがわかっている。しかしながら、この方法を用いると、駆動装置を取り外すことによって得られる補償効果が失われる。この問題の解決策は、残った駆動装置の駆動力を増大させるとともに、粉砕ローラの接触力を増強させて、必要なスループットを達成することである。

本発明の１つの実施形態によれば、粉砕テーブルに冠歯車を設け、これを駆動装置で作動させる。

粉砕ローラを個別に粉砕軌道から持ち上げ、ミルから外すことができるようにするために、ローラを、ミルハウジングの脇のブラケットにロッカアームによって取り付ける。

駆動装置の無効化は、最も単純な場合で言えば、駆動エネルギー、たとえば電力をオフにし、トランスミッションとモータをアイドル状態にすることによって行われる。

しかしながら、駆動装置を粉砕テーブルから切り離すことができれば、より有利である。１つの実施形態によれば、この目的のために、駆動装置をキャリッジまたはレール上で移動させることができる。

驚くべきことに、駆動装置と粉砕ローラとを無効化したときに残っているラジアル力成分は、粉砕ローラと駆動装置の間の角度を変えることによって、さらに減少できることがわかった。このために、駆動装置の角度位置は、ミルの中心の周囲で調節可能である。

本発明の他の実施形態は、粉砕ローラまたは駆動装置が故障したときに発生するラジアル力成分を、残りの粉砕ローラそのものによって反対の力成分が発生されることによって補償する方法を提供する。このために、本発明の１つの実施形態によれば、粉砕ローラを、角度をつけて設定する、すなわち、接線位置に関して回転させることができる。

本発明のさらなる発展形態では、粉砕ローラの数と同じ数の駆動装置を使用する。

本発明の特に経済的な実施形態は、モジュール形式で事前に製造したロッカアームと駆動装置を備えた粉砕ローラを提供する。ミルのオペレータの希望に応じて、使用するローラモジュールまたは駆動装置のモジュールの数は増減できる。このようにして、粉砕ローラ、ロッカアーム、モータおよびトランスミッション等のミルの構成要素を大量生産し、修理用に備蓄しておくことが可能となる。

本発明の別の目的は、粉砕ローラが故障したときに発生するラジアル力成分を補償し、粉砕テーブルの軸受への過負荷を避けることができるような、ローラミルの操作方法を提供することである。

この目的は、特許請求範囲の請求項９の特徴を有する方法により達成される。

上記の結果として生じるラジアル力成分は、残りの駆動手段のうちの少なくとも１つの角度位置を、生じるラジアル力成分が最小限になるように変化させることにより、さらに減少できる。

生じるラジアル力成分を減少させる最後の可能性は、残りの粉砕ローラを、ラジアル力成分が最小限になるような角度に設定することにある。

本発明について、図面を参照しながら、例示的な実施形態を用いて詳細に説明する。図面は概略的にのみ描かれている。

ブラケットに旋回自在に取り付けられた６つの粉砕ローラと６つの個別の駆動装置を備えるローラミルの上面図である。 各種の動作条件下における図１のミルの動作中に発生するラジアル力を示す。 ５つの粉砕ローラと５つの駆動装置を備えるミルの動作中に発生するラジアル力を示す。 各種の動作条件下における、４つの粉砕ローラと４つの駆動装置を備えるローラミルの動作中に発生するラジアル力を示す。 各種の動作条件下における、３つの粉砕ローラと３つの駆動装置を備えるローラミルのラジアル力を示す。

図１は、回転粉砕テーブル１を備え、その粉砕軌道上で６つの粉砕ローラＭが転動するローラミルの上面図である。粉砕テーブル１は、軸方向の軸受とラジアル軸受３により支持される。各粉砕ローラＭは、外部ブラケット５にロッカアーム４によって取り付けられており、各粉砕ローラＭを個別に粉砕軌道から持ち上げ、ミルから外すことができるようになっている。その結果、粉砕動作を継続させながら、粉砕ローラの保守や修理を実行することが可能となる。

６つの粉砕ローラＭの間には、好ましくは電気モータであるモータとトランスミッションとを含む６つの駆動装置Ａが示されている。駆動装置Ａはすべて、粉砕テーブル１に取り付けられた冠歯車（図示せず）に作用する。

粉砕テーブル１から駆動装置Ａを切り離すことができるようにするために、駆動装置はキャリッジまたはレール（図示せず）の上に取り付けられる。

図２ａは、図１のミルを概略的にのみ示す。粉砕テーブルと、その上で転動する６つの粉砕ローラが示されている。粉砕テーブルは、その円周に沿って分散された６つの駆動装置Ａによって駆動される。この対称的な配置では、すべてのラジアル力が相互に補償し合うため、結果として生じるラジアル力Ｒは、ゼロである。

図２ｂは、図２ａのミルを示すが、１つの粉砕ローラＭが外されている。その結果、大きさＲ１のラジアル力成分が発生する。

図２ｃは、粉砕ローラＭのほかに、隣の「対応する」駆動装置Ａが無効化されている状態を示す。結果として生じるラジアル力成分は、Ｒ２＜Ｒ１に減少された。

図２ｄは、図２ｃの動作に加え、矢印で示される駆動装置の角度位置を変化させた状態を示している。ラジアル力Ｒ３は、ほとんどゼロまで減った。

図３ａは、その粉砕テーブル上で転動し、５つの駆動装置Ａによって回転させられる５つの粉砕ローラＭを備えるローラミルを概略的にのみ示す。対称的な配置により、結果として生じるラジアル力成分Ｒ＝０である。

図３ｂは、粉砕ローラＭのうちの１つが外されている状態を示す。結果として、ラジアル力成分Ｒ１が発生する。

図３ｃは、粉砕ローラＭのほかに、隣の「対応する」駆動装置Ａもまた無効化されている状態を示している。このようにして、結果として生じるラジアル力成分は、Ｒ２＜Ｒ１に減少された。

図３ｄは、図３ｃの動作に加え、矢印で示される駆動装置の角度位置を変化させた状態を示している。ラジアルＲ３は、ほとんどゼロまで減った。

図４ａは、その粉砕テーブルが４つの駆動装置Ａによって駆動され、粉砕テーブル上で転動する４つの粉砕ローラＭを備えるローラミルを示す。対称的な配置により、結果として生じるラジアル力成分Ｒ＝０である。

図４ｂは、粉砕ローラＭのうちの１つが外されている状態を示す。結果として、大きさＲ１のラジアル力成分が発生する。

図４ｃは、粉砕ローラＭのほかに、隣の駆動装置Ａもまた無効化されている状態を示している。結果として生じるラジアル力成分は、Ｒ２＜Ｒ１減少された。

図４ｄは、図４ｃの動作に加え、矢印により示される駆動装置の角度位置を変化させた状態を示している。ラジアル力Ｒ３は、ほとんどゼロまで減った。

図５ａは、その粉砕テーブルが３つの駆動装置Ａによって駆動され、粉砕テーブル上で転動する３つの粉砕ローラＭを備えるローラミルを示す。対称的な配置により、結果として生じるラジアル力成分Ｒ＝０である。

図５ｂは、粉砕ローラＭのうちの１つが外されている状態を示す。結果として、大きさＲ１のラジアル力成分が発生する。

図５ｃは、粉砕ローラＭのほかに、隣の駆動装置Ａもまた無効化されている状況を示している。このようにして、結果として生じるラジアル力成分は、Ｒ２＜Ｒ１に減少された。

図５ｄは、図５ｃの動作に加え、矢印により示される駆動装置の角度位置を変化させた状態を示している。ラジアル力Ｒ３は、ほとんどゼロまで減った。

図２ａから５ｄの例示的な実施形態は、粉砕ローラの数に関係なく、粉砕テーブルが対応する数の駆動装置によって回転させられるのであれば、本発明をあらゆるローラミルに応用できることを示している。

さらに、図に示されるように、当然のことながら、１度に無効化できるのは、１つの粉砕ローラと１つの駆動装置だけではない。本発明の原理は、複数の粉砕ローラおよび「対応する」駆動装置を無効化した場合も有効であり、粉砕ローラと駆動装置とが偶数でなければできないような、半径方向に対向するユニットを無効化しなければならない、ということがなくなる。

Claims (11)

1. ハウジングと、
   粉砕軌道を有する粉砕テーブル（１）と、
   前記粉砕軌道上で転動し、前記粉砕軌道から持ち上げることが可能な複数の粉砕ローラ（Ｍ）と、
   前記粉砕テーブル（１）のための軸方向軸受と、
   前記粉砕テーブル（１）のためのラジアル軸受（３）と、
   モータとトランスミッションとを有し、前記粉砕テーブルを駆動する少なくとも２つの駆動装置（Ａ）と、
   を備えるローラミルにおいて、
   前記駆動装置（Ａ）は、動作継続中に無効化できること、
   前記粉砕軌道から持ち上げられた粉砕ローラ（Ｍ）の「対応する」駆動装置（Ａ）を無効化できること、
   前記「対応する」駆動装置（Ａ）は、その無効化により発生するラジアル力（Ｒ）が最も小さい駆動装置であることを特徴とするローラミル。
2. 前記粉砕テーブル（１）には、前記駆動装置（Ａ）により作用される冠歯車が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載のローラミル。
3. 前記粉砕ローラ（Ｍ）は、ロッカアーム（４）によってブラケット（５）に別個に取り付けられることを特徴とする、請求項１または２に記載のローラミル。
4. 前記駆動装置（Ａ）がキャリッジまたはレール上で移動できることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のローラミル。
5. 少なくとも１つの駆動装置（Ａ）の角度位置が調節可能であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のローラミル。
6. 前記粉砕ローラ（Ｍ）を、角度を付けて設定できることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のローラミル。
7. 駆動装置（Ａ）の数が粉砕ローラ（Ｍ）の数と等しいことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載のローラミル。
8. ロッカアーム（４）と駆動装置（Ａ）とを備えた前記粉砕ローラ（Ｍ）はそれぞれ、モジュール形式で事前に製造されていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載のローラミル。
9. 上部で少なくとも２の粉砕ローラ（Ｍ）が転動し、少なくとも２つの駆動装置（Ａ）により作用される粉砕テーブル（１）を有するローラミルを動作させる方法であって、１つの粉砕ローラ（Ｍ）が持ち上げられるときに、結果として生じるラジアル力（Ｒ）が最小限となるように、１つの「対応する」駆動装置（Ａ）を無効化することを特徴とする方法。
10. 残りの駆動装置（Ａ）のうちの少なくとも１つの角度位置を、結果として生じるラジアル力（Ｒ）が最小限になるように変化させることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
11. 残りの粉砕ローラ（Ｍ）のうちの少なくとも１つを、結果として生じるラジアル力（Ｒ）が最小限になるような角度で設定することを特徴とする、請求項９または請求項１０に記載の方法。

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