JP6511827B2 - 竪型粉砕機のローラ軸カバー - Google Patents

Description

本発明は、主に、石炭、オイルコークス、石灰石、スラグ、クリンカ、セメント原料又は化学品等の原料を回転テーブル上で従動する粉砕ローラで粉砕する竪型粉砕機のローラ軸回りに取り付けて、ケーシングの内部と外部を遮断するローラ軸カバーに関する。

石炭等の原料を粉砕する粉砕機として、竪型粉砕機が広く用いられている。従来の竪型粉砕機は、粉砕機の外郭を形成するケーシング内に、回転テーブルと、回転テーブルの上面外周部を円周方向に等分する位置に配置した複数個の粉砕ローラを備えている。

このような粉砕機は、回転テーブルの中央に粉砕原料が供給されると回転テーブルの回転により、粉砕原料が回転テーブルの外周部へと移動する。外周部には、ローラが圧接して回転しているので、粉砕原料は、粉砕ローラと回転テーブルの間へ侵入して粉砕される。そして、回転テーブルの外周面とケーシングの内周面との間の環状通路から吹き上がる熱空気によって、熱空気とともに粉粒体が乾燥されながらケーシング内を上昇する。粉粒体は、ケーシング内の上部に設けた分級手段によって振り分けられて所定粒度の製品が外部へ排出される。

竪型粉砕機の粉砕原料は、種類によって大きさが異なる。このため、粉砕ローラのローラ軸を揺動させて、回転テーブルと粉砕ローラの間の距離が自由に変えられるように設定されている。また、ケーシングを貫通し揺動するローラ軸がケーシングと接触しないように、ケーシングとローラ軸との間には所定の隙間が設けられている。このような構成により、粉砕原料が大きいときには、ローラ軸が揺動して粉砕ローラと回転テーブルの間の距離を拡げて粉砕できるようにしている。

前述のように、ケーシングの内部では、常に熱風が供給されているため、ケーシングの内部と外部を遮断して、内部を気密な状態で封止していなければならない。一般にケーシングの内部は負圧にしているので、気密状態が維持できない場合、外気の流入によってケーシング内の温度が低下して粉砕原料の乾燥が不十分となってしまう。また上昇気流速度が下がり、分級性能が低下して粉砕能力が低下してしまう。

図５は従来の竪型粉砕機のローラ軸カバーの説明図である。図示のように、ローラ軸回りのブラケット１と、ケーシングの仕切壁２の隙間には、環状のシールゴム３を取り付けている。シールゴム３は、ローラ軸回りを覆う部材である。シールゴム３は複数の円弧状または扇状のピースを組み合わせて環状に形成している。シールゴム３の内径側は、ローラ軸回りのブラケット１に固定されている。一方、シールゴム３の外周縁近傍（外周側）は、ケーシングの仕切壁２（ケーシングの外部）と接触させている。このような構成を採用することにより、粉砕時のケーシング内部の負圧により、シールゴム３が仕切壁２に接触してケーシング内部を遮断して気密に封止した状態を維持することができる。

ケーシングの内部に供給される熱風の風速は極めて大きく、回転テーブルの周縁から落下した粒径の大きな粉砕原料が吹き上がってシールゴムに衝突することがある。このため、仕切壁とブラケットの隙間からケーシングの内部に面しているシールゴムは損傷が激しく、定期的に交換作業を行わなければならない。

そこで特許文献１では、大粒径の粉砕原料が衝突するシールゴムの一部に、セラミックなどの非鉄金属類からなる球状の耐摩耗材を封入して、粉砕原料が衝突する箇所の強度を高めたローラミルの気密構造が開示されている。

実開昭５８−１７８３４６号公報

従来のシールゴムは、耐摩耗材によってシールの損傷を防止することができる。しかしながら、耐摩耗材によってシールゴムの可撓性が著しく低下してしまい、この可撓性の低下によって、シールゴムが撓まなくなるおそれがある。すなわち、粒径の大きな粉砕原料が供給されたときに、ローラ軸が揺動してもケーシング内部の負圧によってシールゴムが撓まなくなる。そうすると、シールゴムと仕切壁の間に隙間が生じてしまい、ケーシング内部の気密状態を維持することができないという問題があった。

上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、粉砕ローラが揺動しても竪型粉砕機のローラ軸回りのケーシングの内部と外部の密閉性を高めた竪型粉砕機のローラ軸カバーを提供することを目的としている。また、本発明は、耐摩耗性能を備えたシール部を用いた場合でも、竪型粉砕機のローラ軸回りのケーシングの内部と外部の密閉性を高めた竪型粉砕機のローラ軸カバーを提供することを目的としている。

本発明は上記の課題を解決するための第１の手段として、竪型粉砕機の回転テーブル上に接して転動する粉砕ローラを回転自在に軸支するローラ軸の回りに、ケーシングの内部を外部と気密状態で遮断するシール部を備えた竪型粉砕機のローラ軸カバーにおいて、前記ローラ軸の軸回りに所定間隔を開けて配置した前記ケーシングの仕切壁と前記シール部の接触箇所に前記ケーシングの外側に向けて突出する凸部を設け、前記凸部は、前記粉砕ローラの初期据付時に前記シール部の自由端側と接して前記シール部を前記ケーシングの内側から外側へ向けて変形させるとともに、前記ローラ軸が貫通する環状であって、仕切壁に取り付けたときの上部の厚みを下部の厚みよりも大きく設定していることを特徴とする竪型粉砕機のローラ軸カバーを提供することにある。
これにより、ローラ軸が揺動してシール部の中央付近と仕切壁の間に隙間が生じたときでも、シール部の自由端側が凸部に接触しているため、ケーシング内を気密状態に維持することができる。また、耐摩耗性を向上させて剛性を高めたシール部を用いて、ローラ軸が揺動してシール部の耐摩耗性能を向上させた部分と仕切壁の間に隙間が生じたときでも、シール部の自由端側が凸部に接触しているため、ケーシング内を気密状態に維持することができる。
また、ローラ軸の揺動時に揺動中心からの距離が異なることにより生じるローラ軸の上部と下部で異なる隙間に対して、シール部の上部と下部を凸部に隙間なく密着させることができる。

本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、前記第１又は第２の手段において、前記凸部は前記シール部の接触箇所にＲ面取り加工を施したことを特徴とする竪型粉砕機のローラ軸カバーを提供することにある。
これにより、弾性力により撓んだシール部の自由端側と凸部の接触面積を大きくすることができ、両者の密着性を高めて、ケーシング内を気密状態に維持することができる。

本発明は、上記の課題を解決するための第４の手段として、前記第１ないし第３のいずれか１の手段において、前記凸部は、前記シール部と同質の材料を用い、前記凸部の表面に摩擦抵抗低減膜を形成したことを特徴とする竪型粉砕機のローラ軸カバーを提供することにある。
これにより、シール部が環状であるため、シール部と同材料である凸部との接触圧力の不均一を弾性力による撓みで緩衝するとともに、摩擦抵抗低減膜によって相対滑りも得ることができる。このため、シール部と凸部によるゴム同士の接触で密着して滑らずにローラ軸の揺動抵抗が生ずることがなくなる。

上記のような本発明によれば、ローラ軸が揺動してシール部の中央付近と仕切壁の間に隙間が生じても、シール部の自由端が凸部に接触しているため、ケーシング内を気密の状態に維持することができる。また、耐摩耗性能を備えたシール部の場合、可撓性が低下してしまうおそれがある。しかし、ローラ軸が揺動して、シール部の中間に形成された耐摩耗性部と仕切壁の間に隙間が生じても、シール部の自由端側が凸部に接触しているため、ケーシング内を気密の状態に維持することができる。また、シール部の可撓性が経年劣化して弱まっても、シール部の自由端側を凸部に接触させることができるため、ケーシング内を気密の状態に維持することができる。

本発明の竪型粉砕機のローラ軸カバーの拡大図である。 凸部の説明図である。 竪型粉砕機のローラ軸カバーの説明図である。 竪型粉砕機の構成概略図である。 従来の竪型粉砕機のローラ軸カバーの説明図である。

本発明の竪型粉砕機のローラ軸カバーの実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。

図４は竪型粉砕機の構成概略図である。なお図４において竪型粉砕機のローラ軸カバーの構成は省略している。図４に示すように竪型粉砕機１０は、ケーシング１２と、回転テーブル１４と、回転テーブル１４の上面外周部を円周方向に等分する位置に配置した複数個の粉砕ローラ１６と、回転テーブル１４の外周に沿って形成した環状通路４０と、ケーシング１２の上部に設けた分級手段３０を主な基本構成としている。

粉砕ローラ１６は、支点となる下部ケーシング１２Ｂに回動自在に軸着した上部アーム２０と、上部アーム２０と一体に形成した下部アーム２２とを介して油圧シリンダ２４のピストンロッドに連結されている。粉砕ローラ１６は油圧シリンダ２４の作動によって回転テーブル上面１４Ａに横圧されて、回転テーブル１４に粉砕原料を介して従動することによって回転する。

ケーシング１２の回転テーブル上面１４Ａの上方には、分級手段３０が設けられている。
分級手段３０は、回転軸３０ａと、回転羽根３０ｂと、固定羽根３０ｃを備えている。回転軸３０ａはケーシング１２の上面から下方へ垂下し、外部の駆動モータ（不図示）により回転自在な構成である。回転軸３０ａの下部には、回転軸３０ａを軸心として環状に複数の回転羽根３０ｂが並んで形成されている。さらに、回転羽根３０ｂの外周には、複数の固定羽根３０ｃが並んで形成されている。回転羽根３０ｂ及び固定羽根３０ｃはいずれも、長手方向が回転軸３０ａの軸心と平行に配置されており、ケーシング１２内を上昇してきた熱空気は、回転軸３０ａ軸心と平行な羽根の隙間から供給される。このような構成の分級手段３０は、回転軸３０ａと共に回転羽根３０ｂが回転し、固定羽根３０ｃと回転羽根３０ｂを通過した微細な粉粒体のみが上部取出口４４から排出される。

固定羽根３０ｃの下端部には、整流コーン３０ｅが設けられている。整流コーン３０ｅは、上方から下方に向かって径が小さくなる漏斗状に形成し、分級手段３０を通過できなかった粉粒体を捕捉して、下部の排出口から回転テーブル上面１４Ａへ供給する構造となっている。

整流コーン３０ｅには、原料投入シュート３４が接続している。この原料投入シュート３４を介して原料投入口３２から回転テーブル上面１４Ａに原料が投入される。
原料投入シュート３４から投入した原料は、回転テーブル上面１４Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面１４Ａの外周部に移動して、回転テーブル上面１４Ａと粉砕ローラ１６の間に噛み込まれ粉砕される。そして、粉砕された粉粒体の一部は、回転テーブル上面１４Ａの外縁部に周設されて原料の層厚を調整するダムリング３８を乗り越えて、回転テーブル上面１４Ａの外周部とケーシング１２の隙間である環状通路４０へと向かう。ここで、下部ケーシング１２Ｂの回転テーブル１４の下方には、所定温度に加熱された熱空気を導入するためのガス導入口４２を設けている。

竪型粉砕機１０の運転中において、ガス導入口４２より熱空気を導入することによって、ケーシング１２内において回転テーブル１４の下方から分級手段３０を通過して上部取出口４４へと流れる熱空気の気流が生じている。
竪型粉砕機１０内に投入した原料と、回転テーブル１４と粉砕ローラ１６に粉砕されてダムリング３８を乗り越えた粉粒体の一部は、環状通路４０からの熱空気によって吹き上げられてケーシング１２内を上昇し、分級手段３０に到達する。

ここで、径及び質量の大きな粉粒体は、分級手段３０の固定羽根３０ｃ及び回転羽根３０ｂを通過することができず、整流コーン３０ｅに落下して再度粉砕ローラ１６に噛み込まれて粉砕される。一方、径の小さな粉粒体は、隙間を開けて並べられた固定羽根３０ｂ及び回転羽根３０ｃの間を抜けて分級手段３０を通過して上部取出口４４よりケーシング１２外へ取り出される。
また、粉砕ローラ１６に噛み込まれずそのまま環状通路４０に達したような一部の極大の粒径の原料は、環状通路４０より回転テーブル１４の下方に落下して下部取出口４６より竪型粉砕機１０の外に取り出される。

図１は本発明の竪型粉砕機のローラ軸カバーの拡大図である。
ケーシング１２の内部では、常に熱風が供給されているため、ケーシング１２の内部と外部を遮断して、内部を気密な状態で封止していなければならない。そこで本発明では、図示のような竪型粉砕機のローラ軸カバー５０を取り付けている。竪型粉砕機のローラ軸カバー５０は、ローラ軸１６ａの軸回りと、ケーシング１２の間に形成された隙間に取り付けている。竪型粉砕機のローラ軸カバー５０はシール部６０と、凸部７０を主な基本構成としている。

シール部６０はローラ軸１６ａの軸回りに装着されたブラケット１６ｂに取り付けている。ブラケット１６ｂは、シール部６０をローラ軸１６ａ側から支持する取り付け治具であり、ローラ軸１６ａの軸回りを覆うように環状に形成されている。ブラケット１６ｂは、ローラ軸１６ａの軸回りを覆うツバ付筒状に形成された部材である。シール部６０は、材質に可撓性、弾力性を備えたゴム材を用いており、複数の円弧状または扇状のピースを組み合わせて環状に形成している。このような環状のシール部６０は、内周側をブラケット１６ｂのツバ部に、ボルトなどの締結手段１６ｃを用いて着脱可能に取り付けている。これにより、メンテナンス時の取付け又は取り外し作業が容易となる。そしてシール部６０の外周側はブラケット１６ｂに固定されずに自由端となる。この自由端は通常、他端と同一平面上にあり、外力により容易に変形する。

またシール部６０は、ケーシング１２の内部に面する箇所（ケーシング１２の内部側）、換言するとケーシング１２の仕切壁１２ａと、ブラケット１６ｂの間の隙間と対向する箇所に、耐摩耗部６２を設けている。耐摩耗部６２は、一例として、直径１０ｍｍ程度の球状のセラミック材を多数個密接させて生ゴム等を充填して加硫させて固定したものである。セラミック材は耐摩耗性に優れた非金属材料であり、球状に形成された状態で充填しているため、シール部の弾性変形に追従して僅かながら撓むことができる。このような耐摩耗部６２は、シール部６０に環状に形成されている。

凸部７０は、ケーシング１２の仕切壁１２ａと、シール部６０の自由端側（外周側）が接触する箇所に取り付けている。凸部７０は、シール部６０の外周側と接触するように環状に形成されている。このような凸部７０は、材質に、所定の剛性を備えた金属材、可撓性・弾力性を備えたゴム材、所定の剛性および可撓性を備えたプラスチック樹脂材などを用いることができる。また凸部７０は、仕切壁１２ａに溶接固定、またはボルト等の締結手段を用いて着脱可能に固定することもできる。着脱可能な固定手段を用いた場合には、メンテナンスなどで取り付け位置の調整や部品交換を容易に行うことができる。

図２は凸部の説明図である。同図（Ａ）に示すように、凸部７０は、仕切壁１２ｂに取り付けた際に、粉砕ローラ１６の揺動中心から離れるほど厚み、換言すると仕切壁１２ａからの突出量が大きくなるように設定している。これは、粉砕ローラ１６が回転テーブル１４に接触した状態で、シール部６０と凸部７０は均等に接触するように組み付ける必要がある。粉砕ローラ１６が揺動して上方に移動した場合、仕切壁１２ａに取り付けられた凸部７０の上部と下部ではシール部６０との隙間の大きさが異なっている。凸部７０を上下同じ厚みで形成したのでは、この異なる隙間に対応することができない。このため、本発明の凸部７０は、仕切壁１２ａに取り付けた際の上部の厚みを下部の厚みよりも大きくして、下部から上部に向けて徐々に厚みが増すように形成している。

凸部７０は、シール部６０の自由端側と接触する表面にＲ面取り加工を施している。凸部７０のＲ面取り加工は、一例としてＲ５０〜Ｒ１００の間に設定することができる。凸部７０は断面形状が半円状または円形状に形成される。このような構成の凸部７０は、シール部６０の自由端と接触する際、自由端が凸部７０のＲ面に沿って撓んで、接触面積を大きくすることができる。これにより、凸部とシール部の間の密着性を高めて、ケーシング内を気密状態に維持することができる。

また、図２（Ｂ）に示すように、凸部７０は、材質にシール部６０と同質の材料となるゴム材を用いた場合、表面に摩擦抵抗低減膜７２を形成している。摩擦抵抗低減膜７２は、材質に一例として金属材、プラスチック樹脂などを用いることができる。このような構成の摩擦抵抗低減膜７２の構成により、シール部６０が環状であるため、凸部７０との接触圧力の不均一を弾性力による撓みで緩衝するとともに、摩擦抵抗低減膜７２によって相対滑りも得ることができる。このため、ゴム同士の接触で両者が密着して滑らずにローラ軸１６ａの揺動抵抗が生ずることがなくなる。

≪作用≫
上記構成による本発明の竪型粉砕機のローラ軸カバーの作用について、以下説明する。
図３は竪型粉砕機のローラ軸カバーの説明図である。図示のようにローラ軸カバーの据え付け時では、シール部６０に設置した耐摩耗部６２が、仕切壁１２ａとブラケット１６ｂの間の隙間と対向しており、シール部６０の中央付近が、仕切壁１２ａに沿ってほぼ平行に接触している。また、シール部６０の自由端側は、凸部７０のＲ面に沿って変形し、ケーシング１２の内側から外側に向かって湾曲している。凸部７０のＲ面に沿って変形するシール部６０の自由端の構成により、接触面積を大きくして、密着性を高めることができる。

竪型粉砕機１０の回転テーブル１４を回転させると、油圧シリンダ２４によって回転テーブル上面１４Ａに横圧された粉砕ローラ１６も回転する。そして、原料投入口３２から回転テーブル上面１４Ａに粉砕原料が投入されると、回転テーブル上面１４Ａを渦巻き状の軌跡を描きながらテーブルの外周部に移動して、回転テーブル上面１４Ａと粉砕ローラ１６の間に噛み込まれ粉砕される。

一時的に粉砕原料の投入量が多くなったり、または粒径の大きな粉砕原料が投入されたりすると、回転テーブル１４上で従動する粉砕ローラ１６が上方へ持ち上げられる。これに伴いローラ軸１６ａも上方へ揺動する。竪型粉砕機のローラ軸カバー５０は、ローラ軸回りに取り付けられたシール部６０がケーシングの外側へ移動して、シール部６０の中央付近と仕切壁１２ａの間に隙間が生じる。一方、シール部６０の自由端側は、当初凸部７０のＲ面に沿ってケーシングの外側へ向けて湾曲した状態から、他端とほぼ同一平面上に伸びた状態となるが、仕切壁１２ａからケーシングの外側に向けて突出している凸部７０と先端が接触している。また、粉砕機の稼働中は、ケーシング内部が負圧となっているため、シール部６０で最も可撓性のある自由端側は、凸部７０側へ向けて変形して接触させることができる。このため、ケーシング内を気密状態に維持することができる。

また凸部７０は、粉砕ローラ１６の揺動中心から離れるほど厚みが大きくなるように設定しているので、粉砕ローラ１６が揺動して上方に移動した場合でも、仕切壁１２ａに取り付けられた凸部７０の上部と下部でシール部６０との隙間の大きさが異なっていても、シール部６０の自由端を容易に密着させることができる。
凸部７０は、材質にシール部６０と同質の材料となるゴム材を用いた場合、表面に摩擦抵抗低減膜７２を形成し、シール部６０との相対滑りも得ることができる。このため、ゴム同士の接触で両者が密着して滑らずにローラ軸１６ａの揺動抵抗が生ずることがない。

粉粒体の一部は、回転テーブル上面１４Ａの外縁部とケーシング１２との隙間である環状通路４０へと向かう。
ケーシング１２内では、ガス導入口４２から熱空気が導入されて、回転テーブル１４の下方から環状通路４０を通過し上部取出口４４へと流れる熱空気の上昇気流が発生している。
このとき、仕切壁１２ａとブラケット１６ｂの隙間と対向しているシール部６０の耐摩耗部６２に粒径の大きな粉砕原料や、粉粒体が衝突しても所定の剛性を備えているため、損傷することがない。

なお、本実施形態の凸部は、ケーシング１２の仕切壁１２ａ（ケーシングの外側）に取り付けた構成で説明しているが、凸部の形成箇所は、これに限定されるものではない。シール部の自由端と凸部が接触する構成であれば、竪型粉砕機のローラ軸構造に応じて、例えば、凸部をブラケット側に取り付けて、シール部を仕切壁に取り付ける構成であっても良い。

このような本発明の竪型粉砕機のローラ軸カバーによれば、耐摩耗性を向上させて剛性を高めたシール部であっても、ローラ軸が揺動してシール部の耐摩耗性能を向上させた部分と仕切壁の間に隙間が生じたときに、シール部の自由端側が凸部に接触しているため、ケーシング内を気密状態に維持することができる。

本発明は、粉砕ローラのローラ軸回りに取り付けて、ケーシングの内部と外部を遮断して、ケーシングの内部を気密の状態に維持するシールゴムを備えた竪型粉砕機に特に有用である。

１………ブラケット、２………仕切壁、３………シールゴム、１０………竪型粉砕機、１２………ケーシング、１２ａ………仕切壁、１２Ｂ………下部ケーシング、１４………回転テーブル、１４Ａ………回転テーブル上面、１６………粉砕ローラ、１６ａ………ローラ軸、１６ｂ………ブラケット、２０………上部アーム、２２………下部アーム、２４………油圧シリンダ、３０………分級手段、３０ａ………回転軸、３０ｂ………回転羽根、３０ｃ………固定羽根、３０ｅ………整流コーン、３２………原料投入口、３４………原料投入シュート、３８………ダムリング、４０………環状通路、４２………ガス導入口、４４………上部取出口、５０………竪型粉砕機のローラ軸カバー、６０………シール部、６２………耐摩耗部、７０………凸部、７２………摩擦抵抗低減膜。

Claims (3)

1. 竪型粉砕機の回転テーブル上に接して転動する粉砕ローラを回転自在に軸支するローラ軸の回りに、ケーシングの内部を外部と気密状態で遮断するシール部を備えた竪型粉砕機のローラ軸カバーにおいて、
   前記ローラ軸の軸回りに所定間隔を開けて配置した前記ケーシングの仕切壁と前記シール部の接触箇所に前記ケーシングの外側に向けて突出する凸部を設け、
   前記凸部は、前記粉砕ローラの初期据付時に前記シール部の自由端側と接して前記シール部を前記ケーシングの内側から外側へ向けて変形させるとともに、前記ローラ軸が貫通する環状であって、仕切壁に取り付けたときの上部の厚みを下部の厚みよりも大きく設定していることを特徴とする竪型粉砕機のローラ軸カバー。
2. 前記凸部は前記シール部の接触箇所にＲ面取り加工を施したことを特徴とする請求項１に記載の竪型粉砕機のローラ軸カバー。
3. 前記凸部は、前記シール部と同質の材料を用い、前記凸部の表面に摩擦抵抗低減膜を形成したことを特徴とする請求項１または２に記載の竪型粉砕機のローラ軸カバー。

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