JP6555527B2 - 竪型粉砕機の粉砕ローラ - 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、その他の無機原料、又は化学品、バイオマス等の有機原料を所定粒径の粉体に粉砕する竪型粉砕機の粉砕ローラに関する。

石炭、バイオマス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。

このような竪型粉砕機は、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、粉砕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。分級手段を通過できない粗粉は再度回転テーブル上に落下して、目標の粒サイズになるまで繰り返し粉砕される。

この竪型粉砕機にはテーブルの外周部にダムリングが設けられている。ダムリングは、回転する回転テーブル上の原料の層厚をある一定値に保持して、遠心力により回転テーブルの中心から外周に向かって滑動する原料を一定時間回転テーブル上に保持して粉砕ローラと回転テーブルとの間でなされる粉砕作用を行わせる役割がある。

ところで、粉砕ローラの粉砕面である外周面のうちで、もっとも粉砕作用を行う位置は、過去の運転実績における摩耗の進行程度から判断すると、粉砕ローラの外径側、すなわち最もダムリングの内周面に近い位置である。従って、粉砕ローラに粉砕面圧が最も加わり粉砕作用が大きい粉砕ローラ大径部分直下の位置で細粉砕され、粉砕ローラとダムリングの間に粉砕された細粒物が集まり滞留する。粉砕された細粒分は逸早く回転テーブルから離れ、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熱空気と共に吹き上げてミル外部に排出させることが望ましい。細粒物が多く滞留すると過粉砕になり、粉砕粉の弾性により粉砕力が弱まり粉砕効率を低下させてしまう。さらに粉砕物の弾性層が厚い場合や薄い場合は、粉砕ローラの加圧力が変動して粉砕機の振動を引き起こす。またダムリングの高さを低くすると、滞留分は少なくなるが、回転テーブル上の粉砕物は粉砕テーブル回転による遠心力で回転テーブル外に移動して、回転テーブル上の粉砕層が確保できなくなる。その結果、回転テーブルと粉砕ローラの所要粉砕層が確保できずに粉砕効率が低下すると共に、異常振動の発生原因となる。このことから、回転テーブル上の粉砕層は、ダムリングによって確保し、粉砕後は、逸早く回転テーブル上から排出させることが望ましい。

前記した粉砕ローラとダムリングの間に粉砕された細粒物が集まり滞留する不都合以外にも、粉砕ローラの大径側端面の摩耗量が大きい問題がある。粉砕ローラの破砕面圧が最大となる部分はローラ大径部直下であり、その部分に比べ粉砕加圧力の作用しない端面の摩耗量が多いことが実機の運転結果で確認されている。この理由は、粉砕後にダムリング間に滞留する細粒中を粉砕ローラが回転することで、粉砕ローラ端面が連続的に研磨される状態となることに起因する。滞留粉体には、回転テーブルの回転による遠心力が作用し、その遠心力をダムリング壁で支えている。従って、この粉体密度が高い部分中を粉砕ローラが回転し端面が擦られる（研磨される）ので、摩耗量が大きくなる原因となっている。粉砕ローラの機能で生じる粉砕面の摩耗に比べて、粉砕に関与しない端面の摩耗が大きい。現状においては、ローラ交換時期（粉砕ローラの寿命）がローラ端面摩耗量で判断されている。

従来、竪型粉砕機の回転テーブル上の粉砕物が滞留することによる振動発生やエネルギーロスの原因をなくすため、特許文献１に開示のローラミルは、回転テーブル上の粉砕ローラとダムリングの間に滞留する粉砕物を外部から与えたエアで吹き飛ばしている。

特許第５７７５６００号公報

しかしながら、特許文献１に開示のローラミルは、滞留する粉砕物を吹き飛ばすエア手段が別途必要となる。またこのようなエアの流れは、ミル内で循環する粉砕物の流路を妨げることになり、外部への排出が滞るおそれがある。またエアを加圧するためのエネルギーが別途必要となる。また粉砕物の種類によって粉砕の粒径、比重が異なるため、エア圧力と風量の調整が必要となる。さらに特許文献１には粉砕ローラの端面の摩耗について一切記載されていない。

上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、粉砕時の滞留による過粉砕を防止して、粉砕効率の向上を図れる竪型粉砕機の粉砕ローラを提供することを目的とする。

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面で粉砕原料を介して回転自在に転動させて前記粉砕原料を粉砕する竪型粉砕機の粉砕ローラにおいて、前記竪型粉砕機の環状通路を上昇する熱空気と対向する前記粉砕ローラの外周面に前記熱空気の流れを前記回転テーブル上面へ向ける反射部を設けたことを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラを提供することにある。
上記のように、竪型粉砕機の環状通路を上昇する熱空気と対向する粉砕ローラの外周面に熱空気の流れを回転テーブル上面へ向ける反射部を設けているので、粉砕ローラの転動によって回転テーブル上とダムリングの間に圧密されて滞留している粉体を回転テーブル上面から吹き飛ばすことができる。従って回転テーブル上面の粉体圧密度の違いによって粉砕時の振動発生、滞留による過粉砕がなくなり、粉砕ローラの大径側端部の摩耗が低減される。このため、粉砕時間の短縮化と粉砕効率を高めることができる。
反射部の間の外周面（凹部）に空気溜まりが生じて上昇する熱空気が減速され、かつ粉砕ローラの軸回りに粉体が付着することによる付着層に粉体が衝突することによって、粉砕ローラのローラ軸の摩耗を防止することができる。

本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、前記第１の手段において、前記反射部は、前記粉砕ローラの軸回りに軸心から粉砕面に向けて放射状に複数形成したことを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラを提供することにある。
このような構成を採用することにより、上昇気流の熱空気を反転させることにより、回転テーブル上面に滞留する粉体を連続的に吹き飛ばすことができ、回転テーブル上面の粉体圧密度の違いによって粉砕時の振動発生、滞留による過粉砕がなくなり、粉砕ローラの大径側端部の摩耗が低減されて、粉砕時間の短縮化と粉砕効率を高めることができる。

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、前記反射部は、前記粉砕ローラと一体的に形成又は反射板を前記粉砕ローラの外周面に締結手段を用いて着脱可能に形成したことを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラを提供することにある。
このような構成を採用することにより、粉砕ローラの製造時に容易に形成することができる。また既存の粉砕ローラに容易に取り付けることができる。

上記のような本発明によれば、回転テーブル上面の粉体圧密度の違いによって粉砕時の振動発生、滞留による過粉砕がなくなり、粉砕ローラの大径側端部の摩耗が低減されて、粉砕時間の短縮化と粉砕効率を高めることができる。

反射部を形成した竪型粉砕機の粉砕ローラの説明図である。 反射部を形成した竪型粉砕機の粉砕ローラの拡大図である。 変形例の反射部を形成した竪型粉砕機の粉砕ローラの拡大図である。 竪型粉砕機の構成概略図である。

本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラ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。

［竪型粉砕機１０］
図４は竪型粉砕機の構成概略図である。同図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と、回転テーブル１４の外周縁部上に取り付けたダムリング４８と、反射部５０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に押圧されて、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（微粉）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、内部コーン３０ｅ及びフィード管３０ｆが設けられている。内部コーン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、フィード管３０ｆは、内部コーン３０ｅの下端に接続する円筒状に形成し、分級手段３０を通過できなかった粉粒体を捕捉して、フィード管３０ｆを介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。

内部コーン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４８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上昇気流が生じている。
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に粉砕されて後述するダムリング４８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、内部コーン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３０ｃ及び回転羽根３０ｂ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。

［反射部５０］
図１は反射部を形成した竪型粉砕機の粉砕ローラの説明図である。図２は反射部を形成した竪型粉砕機の粉砕ローラの拡大図である。図３は変形例の反射部を形成した竪型粉砕機の粉砕ローラの拡大図である。
反射部５０は、竪型粉砕機１０の環状通路４０を上昇する熱空気と対向する粉砕ローラ１６の外周面で、板面が粉砕ローラ１６の軸心に沿って形成された部材である。
図２に示すように反射部５０は、平板状のベース板５２と、ベース板５２の主面から垂直方向に伸びる平板状の反射板５４から構成されている。ベース板５２と反射板５４はいずれも粉砕ローラ１６と同質材料あるいはそれよりも剛性の高い金属を用いることができる。ベース板５２と反射板５４は、溶接などの接合手段を用いて接合している。またベース板５２には粉砕ローラ１６に取り付けるための締結孔５３が形成されている。このような反射部５０は、締結ボルト５６を用いて粉砕ローラ１６の軸回りに着脱自在に取り付けることができる。また締結ボルト５６のヘッド部には粉体接触による摩耗防止のためのカバーを取り付けている。

図３に示すように変形例の反射部５０Ａは、断面視でほぼＬ字形状のベース板５２Ａと、平板状の反射板５４Ａから構成されている。ベース板５２Ａの短辺には粉砕ローラ１６に取り付けるための締結孔５３Ａが形成されている。このような反射部５０Ａは、締結ボルト５６Ａを用いて粉砕ローラ１６の大径側端面に着脱自在に取り付けることができる。また締結ボルト５６Ａのヘッド部には粉体接触による摩耗防止のためのカバーを取り付けている。
なお反射部５０，５０Ａは、締結ボルト５６，５６Ａを用いて粉砕ローラ１６に着脱自在な構成を採用することにより、既存の粉砕ローラ１６に容易に取り付けることができる。このほか、粉砕ローラ１６と同質材料の場合、粉砕ローラ１６の製造時に一体的に形成することもできる。
このような反射部５０は、反射板５４の主面が粉砕ローラ１６の軸回りに軸心から粉砕面へ向けて放射状に位置するように複数形成している。そして、反射部５０は、粉砕ローラ１６の軸回りに沿って環状に形成している。このような反射部５０は、粉砕ローラ１６の軸回りに沿って反射板５４（凸部）の間に凹部が交互に形成される構成となる。

［作用］
上記構成による本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラの作用について、以下説明する。
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に押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に落下して回転テーブル上面１４Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら遠心力でテーブルの外周部に設けたダムリング４８側へ移動する。
回転テーブル１４の外周面とケーシング１２の内周面との間の環状通路４０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１２内を上昇する。
本発明の竪型粉砕機１０の粉砕ローラ１６は、環状通路４０を上昇する熱空気の流れを回転テーブル上面１４Ａへ向ける反射部５０を設けていることにより、粉砕ローラ１６の転動によって回転テーブル上面１４Ａとダムリング４８の間に圧密されて滞留している粉体をこの反射部５０によって回転テーブル上面１４Ａから吹き飛ばすことができる。従って回転テーブル上面１４Ａの粉体圧密度の違いによって粉砕時の振動発生、滞留による過粉砕がなくなり、粉砕時間の短縮化と粉砕効率を高めることができる。
また、粉砕ローラ１６の軸回りの反射部５０の間の凹部によって空気溜まりが生じて上昇する熱空気が減速され、かつ粉砕ローラ１６の軸回りに粉体が付着することによって形成される付着層に粉体が衝突することによって、粉砕ローラ１６のローラ軸の摩耗を防止することができる。

粉粒体は、ケーシング１２内の上部に設けた分級手段３０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。一方、分級手段３０を通過できない粗粉は内部コーン３０ｅを介して再度回転テーブル上面１４Ａに落下して所定の粒径となるまで粉砕される。

このような本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラによれば、粉砕ローラの転動によって回転テーブル上とダムリングの間に圧密されて滞留している粉体を反射部によって回転テーブル上面から吹き飛ばすことができる。従って回転テーブル上面の粉体圧密度の違いによって粉砕時の振動発生、滞留による過粉砕がなくなり、粉砕ローラの大径側端部の摩耗が低減されて、粉砕時間の短縮化と粉砕効率を高めることができる。

本発明は、スラグ、セメント、石炭、バイオマス等の原料を回転テーブルの回転に従動して粉砕する竪型粉砕機の粉砕ローラに特に有用である。

１０………竪型粉砕機、１２………ケーシング、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、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………内部コーン、３０ｆ………フィード管、３２………原料投入口、３４………原料投入シュート、４０………環状通路、４２………ガス導入口、４４………上部取出口、４８………ダムリング、５０，５０Ａ………反射部、５２，５２Ａ………ベース板、５３，５３Ａ………締結孔、５４，５４Ａ………反射板、５６，５６Ａ………締結ボルト。

Claims (3)

1. 竪型粉砕機の回転テーブル上面で粉砕原料を介して回転自在に転動させて前記粉砕原料を粉砕する竪型粉砕機の粉砕ローラにおいて、
   前記竪型粉砕機の環状通路を上昇する熱空気と対向する前記粉砕ローラの外周面に前記熱空気の流れを前記回転テーブル上面へ向ける反射部を設けたことを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラ。
2. 前記反射部は、前記粉砕ローラの軸回りに軸心から粉砕面に向けて放射状に複数形成したことを特徴とする請求項１に記載の竪型粉砕機の粉砕ローラ。
3. 前記反射部は、前記粉砕ローラと一体的に形成又は反射板を前記粉砕ローラの外周面に締結手段を用いて着脱可能に形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の竪型粉砕機の粉砕ローラ。

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