JP6729066B2 - 竪型粉砕機 - Google Patents

Description

本発明は、主に、セメント原料、クリンカ、石灰石、石炭、バイオマス、並びに、その他の無機原料等を粉砕する竪型粉砕機に係わり、特に原料を微粉砕する好適な竪型粉砕機に関する。

原料を効率よく微粉砕する装置として、竪型粉砕機（竪型ミル、或いは竪型ローラミルと称されることもある）と呼ばれる粉砕機が用いられている。
竪型粉砕機は、被粉砕物（本明細書においては単に原料と称することもある）を効率的に粉砕することができるという優れた特性を備えている。

竪型粉砕機の基本的な粉砕挙動等について簡略に説明する。
竪型粉砕機は、回転テーブル上に粉砕ローラが配されており、粉砕ローラは回転テーブルの方向に押圧されるよう構成されている。粉砕ローラは、回転テーブルが回転することにより、回転テーブルに対して原料を介して従動し回転する。

竪型粉砕機に投入された原料は、原料投入用のシュート等を介して回転テーブル上に投入されて粉砕ローラに噛み込まれ粉砕される。回転テーブルと粉砕ローラに噛み込まれて粉砕された原料は、回転テーブルの外周部とケーシングとの間にある環状隙間へ向かう。

竪型粉砕機には様々なタイプがあるが、原料を微粉砕して取り出すことに優れた上抜き式（エアスエプト式等と呼ばれることもある）タイプの竪型粉砕機の場合には、回転テーブルの下方からガスが導入されており、機内において下方から上方に流れるガスの気流が生じている。前述の環状隙間へ流れた原料の多くは、ガスの気流により吹き上げられて、機内上部へと向かう。そして、所望の寸法となった原料が、回転テーブルの上方に配した上部取出口からガスとともに取り出される。

なお、所望の寸法まで粉砕されていない原料は、ガスにより吹き上げられず、そのままテーブル下方に落下する、或いは、ガスにより一旦吹き上げられても、上部取出口に到達する前にガスの流れから逸脱し落下し、回転テーブル上に落下する等して、再度、粉砕される。即ち、原料を微粉砕する際に、一度の粉砕で所望する粒度まで微粉砕できなかった原料は、機内で繰り返し粉砕されることになる。

ここで、従来から、分級効率の向上を目的として機内上部に分級機構が設けられた竪型粉砕機が多く使用されている。分級機構の方式としては、様々である。代表的な分級機構として、例えば、固定式分級羽根を機内に配して機内を流れるガスの気流を整流することによって分級効率を向上させるタイプ、回転式分級羽根を配することにより機内を流れるガスの気流を強く旋回させることによって分級効率を向上させるタイプ、又、固定式分級羽根と回転式分級羽根の両方を備えて分級効率を向上させるタイプ等、が一般的に知られている。

近年、原料を微粉砕する際には、分級能力に優れたタイプの竪型粉砕機として、固定式と回転式の両方の分級羽根を備えたタイプの竪型粉砕機が使用される機会が多くなってきている。前述した固定式と回転式の両方を備えたタイプの竪型粉砕機においては、回転式分級羽根の外周側に整流用の固定式分級羽根（ガイドベーンと称されることもある）を配した分級機構を採用するケースが一般的である。回転式分級羽根の外周側に整流用の固定式分級羽根を配した分級機構を備えた竪型粉砕機の１例を特許文献１に示す。

特開２００６−１１０５２１号公報

ここで、竪型粉砕機内部において、ガスの気流をスムーズに流す目的で、図７（１）に示す形状のような分級機ケーシング２０１Ｂが採用されるケースがある。
図７（１）に示す分級機ケーシング２０１Ｂは、固定式分級羽根２１４の外周側にある分級機ケーシング２０１Ｂの形状が、上方に向かって縮径する切頭円錐形状となっており、垂直方向に伸びている固定式分級羽根２１４、又回転式分級羽根２１３と分級機ケーシング２０１Ｂの間に形成される環状の隙間が下方から上方に向かって小さくなるように構成されている。

例えば、竪型粉砕機２０１の上部が水平な天井で構成されていた場合におけるガスの気流を考察すると、天井に衝突したガスの気流が乱流となって、新たに下側から上昇してくるガスの気流に影響を与えてしまう可能性がある。それに比較して、図７（１）に示す構成の竪型粉砕機２０１であれば、ガスの気流が竪型粉砕機の分級機ケーシング２０１Ｂに沿ってスムーズに上昇して、回転式分級羽根２１３側に流れ込むことが可能である。その結果、下側から上昇してくるガスの気流に影響を与える可能性が小さくなる。したがって、ガスの気流がスムーズに流れ、ガスの気流が機内を上昇する際における圧力損失も小さくなるので効率的な分級が可能になる。

しかし、分級機ケーシング２０１Ｂの形状を、上方に向かって縮径する切頭円錐形状とした場合においては、回転式分級羽根２１３の上下でガス気流の流量が異なり、回転式分級羽根２１３の上方になるほどガスの中心方向速度が早くなるという傾向が生じ易くなる。言い換えれば、回転式分級羽根２１３の上下でガス気流の流量と中心方向速度が異なるという状態が生じる。

ここで、参考までに、図９（１）又図９（２）に、分級機構２１５におけるガス気流の方向と理論分級点ｄの関係を示す。詳細については後述するが、ガスの気流が機内の中心方向に向かって流れる速度を、ガスの気流の中心方向速度Ｖｇ（ｍ／ｓ）とした場合において、理論分級点ｄは、中心方向速度Ｖｇ^０．５に比例する。

即ち、回転式分級羽根２１３の上下で中心方向速度Ｖｇが異なるという状態が生じると、理論分級点ｄが、回転式分級羽根２１３の上下で相違した状態になる。
図７（１）に示すタイプの分級機構２１５は、分級効率の優れた分級機構であるが、近年、さらなる分級効率の向上が求められてきており、理論分級点が回転式分級羽根の上下で相違した状態になるという前述の課題を解決すべく、それを解決した分級機構を備える竪型粉砕機の開発が求められていた。

本発明は、以上、説明したような問題点に鑑みてなされたものであり、分級機ケーシングの形状を下方から上方に向かって縮径する切頭円錐形状とした場合において好適な分級機構を備える竪型粉砕機の技術に関する。

上記の目的を達成するため、本発明による竪型粉砕機は、
（１） 粉砕ローラ及び回転テーブルを備えて、回転テーブル上に投入した原料を、粉砕ローラで粉砕するとともに、回転テーブルの下方から供給したガスにより吹き上げて、回転テーブルの上方に配した分級機構を介して上部取出口からガスとともに取り出す竪型粉砕機において、垂直方向に延びる複数枚の板を間隔をあけて環状に並べて配した固定式分級羽根、固定式分級羽根の下端に配した逆切頭円錐形状の内部コーン、及び、固定式分級羽根の内周側に垂直方向に延びる複数枚の板を間隔をあけて環状に並べて配した回転式分級羽根、を備えた分級機構を配して、回転式分級羽根が環状の旋回軌道を自在に回転するように設けるとともに、固定式分級羽根の外周側にある分級機ケーシングの形状を上方に向かって縮径する切頭円錐形状とし、且つ、固定式分級羽根と分級機ケーシングの間から下方に伸びる分流ガイドを配して、分流ガイドが、分級機ケーシングとの間に形成する隙間を外周側ガス通路とし、固定式分級羽根又は内部コーンとの間に形成する隙間を内周側ガス通路とした。

そして、前記の竪型粉砕機において、前記分流ガイドの固定式分級羽根の下端位置より高い位置に配された部分を吹込部とするとともに、分流ガイドの吹込部より下方を導入部として、該吹込部の形状を上方に向かって縮径する切頭円錐形状とするとともに、吹込部の高さ寸法を回転式分級羽根の高さ寸法の２０％以上から５０％以下の範囲とした。

（２）（１）に記載の竪型粉砕機において、前記外周側ガス通路と内周側ガス通路の通路面積が、吹込部上端及び下端、並びに導入部の下端で、同一とした。

（３）（１）又は（２）に記載の竪型粉砕機において、前記回転式分級羽根の回転中心軸から延びる直線と、回転式分級羽根の幅方向に延びる直線が形成する傾斜角度について、回転式分級羽根を上下方向に分割して形成して、回転式分級羽根の上側部分が下側部分より、回転式分級羽根の旋回軌道の外周側から内周側に向かって回転式分級羽根の回転方向側に大きく傾斜するように形成した。

本発明は、吹込部と導入部を備えた分流ガイドによって外周側ガス通路と内周側ガス通路を形成することにより、機内を上昇してくるガスを分流し、所望の箇所に吹き分けることができるという優れた作用効果を奏する。

また、吹込部の高さ寸法を、回転式分級羽根の高さ寸法の２０％以上から５０％以下の範囲とすれば、上昇してくるガスを分級機構の上下に吹き分けて、分級機ケーシングの縮径によるガスの気流速度の影響を緩和することができる。

特に、前記外周側ガス通路の通路面積と内周側ガス通路の通路面積を、吹込部上端及び下端、並びに導入部の下端で、同一とすれば、上昇してくるガスを分級機構の上下に均等に吹き分けることも可能になる。

そして、さらに、回転式分級羽根を上下方向に複数個に分割して形成し、回転式分級羽根の上下部分で傾斜角度を異ならせて、回転式分級羽根の下側部分より上側部分の傾斜角度を大きく形成することによって、分級機ケーシングの縮径によるガスの気流速度の影響を、回転式分級羽根の傾斜角度による旋回流の強さによっても緩和することができるので、回転式分級羽根の上下方向で、さらに均一な分級が可能になる。

本発明の実施形態に係わり竪型粉砕機の全体構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係わり分流ガイド及び分級機構の配置を説明する図である。 本発明の実施形態に係わり分流ガイドの構成を説明する図である。 本発明の実施形態に係わり分流ガイドの外観を説明する図である。 本発明の実施形態に係わりガス気流の流れ方を概念的に説明する図である。 本発明による第２に実施形態に係わり回転式分級羽根の傾斜角度を説明する図である。 従来技術の例による分級機構の構成を説明する図である。 従来技術の例によるガス気流の流れ方を概念的に説明する図である。 理論分級点を説明する参考図である。 回転式分級羽根の傾斜が与える気流の方向への影響を説明する参考図である。

以下、図面等に基づき本発明に関わる好ましい実施形態の１例を詳細に説明する。
図１から図６は本発明の実施形態に係わり、その好ましい例を示したものである。
図１は竪型粉砕機の全体構成を説明する図である。図２は分流ガイド及び分級機構の配置を説明する図であり、（１）が側面から観察した概念図であり、（２）が（１）のＡ−Ａ断面方向から観察した図である。図３は分流ガイドの構成を説明する図であり、図４は分流ガイドの外観を説明する図である。図５は本発明の実施形態に係わりガス気流の流れ方を概念的に説明する図である。図６は本発明による第２の実施形態に関わり回転式分級羽根の傾斜角度を説明する図であり、（２）が（１）のＡ−Ａ断面方向から観察した図であり、（３）が（１）のＢ−Ｂ断面方向から観察した図である。

図７は従来技術の例による分級機構の構成を説明する図であり、図８は従来技術の例によるガス気流の流れ方を概念的に説明する図である。図９は理論分級点を説明する参考図であり、図１０は回転式分級羽根の傾斜が与える気流の方向への影響を説明する参考図である。

以下、本実施形態による竪型粉砕機１の好ましい構成の１例を、図１から図５を用いて説明する。図１に示した竪型粉砕機１は、竪型粉砕機１の外郭を形成するミルケーシング１Ａ、分級機ケーシング１Ｂ、及び取出口ケーシング１Ｃ、並びに、竪型粉砕機１の下部に設置された減速機２Ｂと図示しない駆動モータによって駆動される回転テーブル２、コニカル型の粉砕ローラ３等を備えている。
なお、分級機ケーシング１Ｂの形状について説明すれば、上部が上方に向かって縮径する切頭円錐形状であり、また下部が下方に向かって縮径する逆切頭形状となっており、所謂、中空のそろばん玉のような形状になっている。

また、図１に示す竪型粉砕機１は、一般的にセンターシュート方式と呼ばれるタイプの竪型粉砕機１であり、竪型粉砕機１の上部から回転テーブル２の中心方向に向かって鉛直下方に伸びる原料供給シュート３５を備えている。そして、竪型粉砕機１は、回転テーブル２の駆動用電源として図示しないインバータ電源等を備えて、運転中、回転テーブル２の回転速度が任意に変更可能な可変速式である。

ここで、図１に示す竪型粉砕機１は、内部に分級装置１５を備えた上抜き式である。回転テーブル２の上方には、形状が略逆切頭円錐型の内部コーン１９を備えており、内部コーン１９の上部には、固定式の一次分級羽根である固定式分級羽根１４が配されている。そして、内部コーン１９の上方で固定式分級羽根１４の内側には、回転式分級羽根１３が配されている。

また、竪型粉砕機１の原料供給シュート３５の外側には、原料供給シュート３５を内挿した形で回転筒１８が配されている。そして、竪型粉砕機１の上部には分級機モータ２０が配されており、回転筒１８と分級機モータ２０がベルトで連結されている。図１に示す竪型粉砕機１は前述の構成により、分級機モータ２０を回転させると、ベルトで連結された回転筒１８が回転する構成となっている。

そして、本実施形態では、回転筒１８から放射状に伸びる支持部材に対して回転式分級羽根１３が取り付けられている。したがって、本実施形態によれば、分級モータ２０を駆動することにより回転筒１８を介して回転式分級羽根１３が自在に回転する構成となっている。本明細書においては、回転式分級羽根１３と固定式分級羽根１４を合わせて分級機構１５と称する。

なお、図１又図２等に示すように、本実施形態では、固定式分級羽根１４の外周側にある分級機ケーシング１Ｂの形状を上方に向かって縮径する切頭円錐形状として、固定式分級羽根１４と分級機ケーシング１Ｂの間に形成される環状の通路（環状通路と称することもある）の面積が、下方から上方に向かって小さくなるように形成されている。

竪型粉砕機１の回転テーブル２の下方には、ガスを導入するためのガス導入口３３と、重量の大きな原料を取り出すための排出シュート３４（下部取出口３４と称することもある）を備えている。また、回転テーブル２上方には、前述したように機内に原料を投入するための原料供給シュート３５が配されるとともに、ガスと共に製品（粉砕されて所望の粒径となった原料）を取り出す上部取出口３９を備えている。

回転テーブル２の外周部分に対向する位置にあるミルケーシング１Ａの内周面は、円筒状になっており、回転テーブル２の外周部分と竪型粉砕機１のミルケーシング１Ａとの間で環状の隙間３０（環状隙間３０）を形成する。また、粉砕ローラ３は、回転テーブル２の外周部分に位相を９０度ずつずらした形で４個配されている。

以下、固定式分級羽根１４の構成について説明する。
固定式分級羽根１４は、図２（１）又（２）に示すように、垂直方向に延びる複数枚の板を間隔をあけて環状に並べて配した構成となっている。そして、固定式分級羽根１４の上端と分級機ケーシング１Ｂの間は閉止されており、分級機ケーシング１Ｂに沿って上昇したガスの気流が、複数枚並べられた固定式分級羽根１４同士の間の隙間を通過せずにショートカットして、機内上方の上部取出口３９側に侵入することを防止している。

そして、本実施形態において固定式分級羽根１４は、図２（２）に示すように、その幅方向が、後述する回転式分級羽根１３の回転中心軸から放射状に伸びる直線方向に沿って伸びるように形成されている。

なお、本発明に適応できる固定式分級羽根１４の構成は前述の構成に限らず、必要に応じて適宜傾斜させても良く、例えば、竪型粉砕機１の機内における整流効果を高めてガスの気流をスムーズに機内を流すという目的で、外周側から内周側に向かって回転式分級羽根１３の回転方向側に向かうようにして傾斜させることは好ましい構成の１つである。

次に竪型粉砕機１における回転式分級羽根１３の構成について説明する。
図２（１）又（２）に示すように、固定式分級羽根１４の内周側に配された回転式分級羽根１３は、垂直方向に延びる複数枚の板を間隔をあけて環状に並べて配した構成となっている。なお、回転式分級羽根１３は、剛性を高める目的で、図２（２）に示すように、内周側部を屈曲させてＬ字型等とした。そして、回転式分級羽根１３は、回転筒１８等を介して分級機モータ２０により駆動されて、環状に形成された旋回軌道を自在に回転する構成となっている。

なお、本発明における回転式分級羽根１３の構成は前述の構成に限るものではなく、直的な形状の回転式分級羽根１３であっても良く、全体的に屈曲させたような形状であっても良く、特に限定されない。

以下、分流ガイド１０の構成について説明する。
本実施形態による分流ガイド１０は、図１又図２に示すように、固定式分級羽根１４と分級機ケーシング１Ｂの間に上端部が配されて、下方に伸びている。
上端部から下方に延びる分流ガイド１０は、下端が開口する逆切頭円錐形状となって内部コーン１９の外周側側面を周りから囲むようにして配される。
図４に分流ガイド１０の外観を示す。分級機構１５の下部から内部コーン１９の大半を外側から囲って覆った形状となる。

ここで、分流ガイド１０と内部コーン１９の間、又分流ガイド１０と分級機ケーシング１Ｂの間には、それぞれ間隙が形成されており、分流ガイド１０と分級機ケーシング１Ｂとの間で環状の外周側ガス通路１１を形成し、分流ガイド１０と固定式分級羽根１４又は内部コーン１９との間で環状の内周側ガス通路１２を形成している。

本実施形態では、図１又図３に示すように、固定式分級羽根１４の下端位置より高い位置に配された部分を分流ガイド１０の吹込部１０Ａと称し、吹込部１０Ａの形状を上方に向かって縮径する切頭円錐形状とするとともに、吹込部１０Ａの高さ寸法（吹き込み部高さ寸法Ｈｇと称することもある）を回転式分級羽根１３の高さ寸法（回転羽根高さ寸法Ｈｒと称することもある）の３５％とした。

なお、詳細は後述するが、吹込部の高さ寸法Ｈｇと回転羽根高さ寸法Ｈｒの関係について、吹込部高さ寸法Ｈｇを、回転羽根高さ寸法Ｈｒの２０％以上から５０％以下の範囲とすれば、上昇してくるガスを分級機構１５の上下に吹き分けることができるという点で好ましい構成となる。

そして、本実施形態では分流ガイド１０の吹込部１０Ａより下方部分を導入部１０Ｂと称することとした。本実施形態においては、外周側ガス通路１１の通路面積Ｌａと内周側ガス通路１２の通路面積Ｌｂが、吹込部１０Ａの上端及び下端、並びに導入部１０Ｂの下端で、同一となるように形成した。

詳細については後述するが、外周側ガス通路１１の通路面積Ｌａと内周側ガス通路１２の通路面積Ｌｂについて、吹込部１０Ａの上端及び下端、並びに導入部１０Ｂの下端で、同一とする構成は、吹込部１０Ａと固定式分級羽根１４の間から吹き出すガスの量と、吹込部１０Ａと分級ケーシング１Ｂの間から吹き出すガスの量と、を近似させる効果があり好ましい構成の１つである。

以下、竪型粉砕機１の粉砕挙動等について簡略に説明する。
前述したように、図１に示した竪型粉砕機１は、回転テーブル２上に粉砕ローラ３が配されており、それぞれの粉砕ローラ３が、回転テーブル２の方向に押圧されるよう構成されている。そして、粉砕ローラ３は、回転テーブル２が回転することにより、回転テーブル２に対して、原料を介して従動して回転する。

竪型粉砕機１の原料供給シュート３５からに投入された原料（本実施形態においては高炉スラグ）は、回転テーブル２の中央付近に投入されて、渦巻き状の軌跡を描きながら、回転テーブル２の外周側に移動する。そして、回転テーブル２の外周側に移動した原料は、粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕される。

回転テーブル２と粉砕ローラ３に噛み込まれて粉砕された原料は、回転テーブル２の外縁部に周設されたダムリング５を乗り越えて、回転テーブル２の外周部とミルケーシング１Ａとの間に形成された環状隙間３０の領域に移動する。そして、環状隙間３０に移動した原料は、ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇する。この際において吹き上げられるガスの流れは、回転式分級羽根１３の回転等による影響を受けて、旋回流となる。

旋回流となったガスの中に同伴されて吹き上げられた原料は、回転テーブル２の上方に配した分級機構１５の方向に向かって旋回しながら流れる。そして、分級機構１５を通過した径の小さな原料が、上部取出口３９から製品として取り出される。

分級機構１５を通過できなかった原料の多くは、機内を落下し、再度、回転テーブル２まで戻されて粉砕される、或いは、内部コーン１９に捕集されて、再度、回転テーブル２上に供給されて粉砕される。一方、原料の中で極端に重量の大きなものは、ガスにより吹き上げられず、回転テーブル２の下方に向かって落下する。回転テーブル２の下方に落下した原料は、竪型粉砕機１の底面部に達し、図示しないスクレーパ等によって排出シュート３４から機外に取り出される。

以下、本実施形態による分級機構１５の作用効果について説明する。
分級機は粒度分布のある粒子群を、ある粒子径を境界として微粉（製品）と粗粉に選別して振り分ける分級操作を行っている。この境界となる粒子径は、一般的に理論分級点と呼ばれるものである。

図９に竪型粉砕機１の分級機能を説明するための図を示す。
理論分級点は、粒子の運動方程式を羽根間の中心方向速度Ｖｇと旋回方向速度Ｖθにより整理することで以下の数式１のように表される。

ｄは理論分級点（μｍ）、Ｖθは気流の旋回方向速度（ｍ/ｓ）、Ｖｇ（ｍ/ｓ）は気流中心方向速度である。

前述したように、分級機ケーシング１Ｂの形状を、上方に向かって縮径する切頭円錐形状とした場合においては、分級機ケーシング１Ｂの形状に沿ってガスの気流が流れるために、回転式分級羽根１３の上方になるほどガスの量が多くなると同時に、ガスが中心方向に流れる速度（気流の中心方向速度Ｖｇ）が大きくなるという傾向が生じる。

本実施形態においては、図５に示すように、吹込部１０Ａと導入部１０Ｂを備えた分流ガイド１０によって外周側ガス通路１１と内周側ガス通路１２を形成することにより、機内を上昇してくるガスを、導入部１０Ｂで分流させて、吹込部１０Ａから吹き分けることができ、分級機構１５の上下部分に所望する量のガスを吹き分けることが可能である。

従来技術においては、図８に示すように、機内を上昇するガスが分級機ケーシング２０１Ｂに沿って上昇するため、回転式分級羽根２１３の上下でガス気流の流量と速度が大きく異なるという状態になる。

本実施形態では、吹込部１０Ａの高さ寸法を回転式分級羽根１３の高さ寸法の３５％とし、主に、内周側ガス通路１２を通過して吹込部１０Ａと固定式分級羽根１４の間から吹き出すガスが選択的に回転式分級羽根の下部に吹き込まれ流れ込み、外周側通路１１を通過して吹込部１０Ａと分級ケーシング１Ｂの間から吹き出すガスが回転式分級羽根１３の上部に吹き込むまれ流れ込む構成とした。

回転式分級羽根１３の高さ寸法に対する吹込部１０Ａの高さ寸法の割合は、上方に向かって縮径する分級機ケーシング１Ｂの形状によって影響されるが、内周側通路１２を通過したガスが回転式分級羽根１３の下部に流れ込み、外周側通路１１を通過したガスが回転式分級羽根１３の上部に流れ込む構成とするためには、後述の数式２のように吹込部高さ寸法Ｈｇを、回転分級羽根高さ寸法Ｈｒの２０％以上から５０％以下の範囲とすることが好ましい。

また、本実施形態においては、特に、外周側ガス通路１１の通路面積Ｌａと内周側ガス通路１２の通路面積Ｌｂについて、図３に示すように、外周側ガス通路１２における吹込部１０Ａの上端部（通路面積Ｌａ３）及び下端部（通路面積Ｌａ２）並びに導入部の下端（通路面積Ｌａ１）と、内周側ガス通路１１における吹込部１０Ａの上端部（通路面積Ｌｂ３）及び下端部（通路面積Ｌｂ２）並びに導入部１０Ｂの下端（通路面積Ｌｂ１）について同一の通路面積として、後述の数式３が成り立つように形成した。

本実施形態によれば、分流ガイド１０の導入部１０Ｂによって機内を区切ることにより、外周側ガス通路１１と内周側ガス通路１２を上昇するガスの量を調整して、回転式分級羽根１３の上部と下部に導いて吹き込むことができる。

そして、通路面積Ｌａ１と通路面積Ｌｂ１を同一にすれば、外周側ガス通路１１と内周側ガス通路１２を上昇するガス量を同一量に近づけることができる。
その結果、従来、回転式分級羽根１３の上下で大きく相違していたガス気流の流量を、同一流量に近づける方向に調整できるので、回転式分級羽根１３の上下方向で相違する分級能力を均一な方向に近づけることが可能になる。

以下、図６を用いて、本実施形態に係る好ましい構成の他の１例として第２の実施形態を説明する。第２の実施形態として図６に示した竪型粉砕機１０１は、前述した図１に示す実施形態と分級機構２５の構成について相違し、それ以外の部分で同一の構成である。 なお、竪型粉砕機１０１について、分級機構２５以外の符号については、竪型粉砕機１と同一の符号として記載して、その説明を割愛する。

以下、前述した図１に示す実施形態と相違する分級機構２５の構成及び配置について説明する。竪型粉砕機１０１においては、固定式分級羽根２４は、前述した竪型粉砕機１と同様に、垂直方向に延びる複数枚の板を間隔をあけて環状に並べて配した構成となっている。そして、固定式分級羽根２４の上端と分級機ケーシング１Ｂの間は閉止されて、分級機ケーシング１Ｂに沿って上昇したガスの気流が、複数枚並べられた固定式分級羽根２４同士の間の隙間を通過せずにショートカットして、機内上方の上部取出口３９側に侵入することを防止している。

固定式分級羽根２４の内周側に配された回転式分級羽根２３は、垂直方向に延びる複数枚の板を間隔をあけて環状に並べて配した構成となっている。
第２の実施形態においては、回転式分級羽根２３について、垂直方向に延びる板を、上下方向で２分割して形成しており、上部の羽根を回転式分級羽根２３Ａとし、下部の羽根を回転式分級羽根２３Ｂとした。回転式分級羽根２３Ａと２３Ｂは、回転筒１８等を介して分級機モータ２０により駆動されて、環状に形成された旋回軌道を自在に回転する。

ここで、回転式分級羽根２３の回転中心軸から延びる直線と、回転式分級羽根２３の幅方向に延びる直線が形成する傾斜角度αについて説明すれば、回転式分級羽根２３の旋回軌道の外周側から内周側に向かって回転式分級羽根２３の回転方向側（Ｒ方向）に傾斜させるとともに、回転式分級羽根２３の上下部分で前述の傾斜角度を異ならせて、下側部分にある回転式分級羽根２３Ｂより上側部分にある回転式分級羽根２３Ａの傾斜角度が大きくなるように傾斜させて形成する。

本実施形態においては、図６（１）から（３）に示すように、回転式分級羽根２３Ａの傾斜角度α１とし、下側部分にある回転式分級羽根２３Ｂの傾斜角度α２とし、上側部分にある回転式分級羽根２３Ａの傾斜角度を下側部分にある回転式分級羽根２３Ｂより大きく形成して、α１＞α２とした。第２の実施形態において、α１は３０度であり、α２は０度である。

なお、本実施形態おいて回転式分級羽根２３は、図６に示すように、その幅方向が直線状に伸びる形状とした。しかし、回転式分級羽根２３の剛性を高める目的などにより、例えば、一部を屈曲させてＬ字型等にすることが好ましく、その場合の傾斜角度αは、幅方向に長い部分を基準として設定すれば良い。

また、回転式分級羽根２３の剛性を高める目的により、回転式分級羽根２３を全体的にわずかに屈曲させた場合には、幅方向両端を結ぶ直線を基準として傾斜角度αを設定すれば良い。

以下、図６に示した竪型粉砕機１０１の分級機構２５の作用効果について説明する。
前述したように、分級機ケーシング１Ｂの形状を、上方に向かって縮径する切頭円錐形状とした場合においては、分級機ケーシング１Ｂの形状に沿ってガスの気流が流れるために、回転式分級羽根１３の上方になるほどガスの中心方向速度Ｖｇが早くなるという傾向が生じている。

図９（１）に、従来技術の例による回転式分級羽根２１３による気流の方向を概念的に示す。回転式分級羽根２１３が回転することにより、気流の旋回方向速度Ｖθが増加する。しかし、回転式分級羽根２１３が上下方向で同じ場合には、回転式分級羽根２１３の上下方向で同じ旋回方向速度Ｖθとなる。そのため、回転式分級羽根２１３の上下方向で中心方向速度Ｖｇが異なると、理論分級点ｄが異なってしまい分級効率を向上させる際の障害になる可能性がある。

本実施形態においては、回転式分級羽根２３を上下方向に２つに分割して形成し、回転式分級羽根２３の上下部分で傾斜角度αを異ならせている。そして、回転式分級羽根２３Ｂの傾斜角度α２より回転式分級羽根２３Ａの傾斜角度α１を大きく形成している。

前述した数式１から鑑みると、分子にある中心方向速度Ｖｇが大きい場合には分母にある旋回方向速度Ｖθを大きくし、分子にある中心方向速度Ｖｇが小さい場合には分母にある旋回方向速度Ｖθを小さくすることが好ましいと想定される。

しかし、本出願人は鋭意研究の結果、分級機ケーシング１Ｂに沿って上昇してくるガスの気流の流れに対向する気流を機内で新たに生じさせることによって、回転式分級羽根２３の上下部分で異なる理論分級点ｄの相違を緩和することができることを知見した。

即ち、第２の実施形態においては、分流ガイド１０によって回転式分級羽根２３の上下に流れるガス気流の流量などを調整した上で、さらに回転式分級羽根２３の上下において、回転式分級羽根２３Ａと回転式分級羽根２３Ｂの傾斜角度αを相違させて気流の方向を変化させている。

回転式分級羽根２３を傾斜角度αで傾斜させると、図１０（２）に示すようにガス気流の旋回方向速度Ｖθが変化すると同時に、旋回軌道の内周側から外周側に向かうガスの流れが反中心方向速度Ｖｇ２として生じる。

そして、回転式分級羽根２３の旋回軌道の内周側から外周側に向かおうとする気流の流れは、分級機ケーシング１Ｂに沿って上昇してくる気流の流れに対向し、結果、反中心方向速度Ｖｇ２が中心方向速度Ｖｇを減速させる。その結果、回転式分級羽根２３の上下部分で異なる理論分級点ｄの相違を緩和することができる。

なお、傾斜角度αについて説明すると、その最大は４５度になる。それ以上、大きい場合には、旋回流等を強くする効果が弱くなる。

なお、理論分級点ｄの相違を緩和するという観点において、回転式分級羽根２３を均等３分割、或いは、４分割として形成することは特に好ましい。

第２の実施形態によれば、分流ガイド１０により、回転式分級羽根２３の上下で異なるガス気流を流量の影響を緩和した上で、さらにガス気流の速度による影響を回転式分級羽根の傾斜の違いにより緩和することによって、回転式分級羽根２３の上下方向でさらなる均一な分級が可能になる。

以上のように本願発明に係わる技術は、上方に向かって縮径する切頭円錐形状の分級機ケーシングを有する竪型粉砕機の粉砕効率向上等に役立ち好適に使用できる。

１ 竪型粉砕機
１Ａ ミルケーシング
１Ｂ 分級機ケーシング
１Ｃ 取出口ケーシング
２ 回転テーブル
２Ｂ 減速機
３ 粉砕ローラ
５ ダムリング
１０ 分流ガイド
１０Ａ 吹込部
１０Ｂ 導入部
１１ 外周側ガス通路
１２ 内周側ガス通路
１３ 回転式分級羽根
１４ 固定式分級羽根
１５ 分級機構
１８ 回転筒
１９ 内部コーン
２０ 分級機モータ
２３ 回転式分級羽根（第２の実施形態）
２３Ａ 回転式分級羽根（上部）
２３Ｂ 回転式分級羽根（下部）
２４ 固定式分級羽根（第２の実施形態）
２５ 分級機構（第２の実施形態）
３０ 環状隙間
３３ ガス導入口
３４ 排出シュート
３５ 原料供給シュート
３９ 上部取出口
１０１ 竪型粉砕機（第２の実施形態）

Claims (3)

1. 粉砕ローラ及び回転テーブルを備えて、回転テーブル上に投入した原料を、粉砕ローラで粉砕するとともに、回転テーブルの下方から供給したガスにより吹き上げて、回転テーブルの上方に配した分級機構を介して上部取出口からガスとともに取り出す竪型粉砕機において、
   垂直方向に延びる複数枚の板を間隔をあけて環状に並べて配した固定式分級羽根、固定式分級羽根の下端に配した逆切頭円錐形状の内部コーン、及び、固定式分級羽根の内周側に垂直方向に延びる複数枚の板を間隔をあけて環状に並べて配した回転式分級羽根、を備えた分級機構を配して、回転式分級羽根が環状の旋回軌道を自在に回転するように設けるとともに、固定式分級羽根の外周側にある分級機ケーシングの形状を上方に向かって縮径する切頭円錐形状とし、
   且つ、固定式分級羽根と分級機ケーシングの間から下方に伸びる分流ガイドを配して、分流ガイドが、分級機ケーシングとの間に形成する隙間を外周側ガス通路とし、固定式分級羽根又は内部コーンとの間に形成する隙間を内周側ガス通路とするとともに、
   前記分流ガイドの固定式分級羽根の下端位置より高い位置に配された部分を吹込部とするとともに、分流ガイドの吹込部より下方を導入部として、
   該吹込部の形状を上方に向かって縮径する切頭円錐形状とするとともに、吹込部の高さ寸法を回転式分級羽根の高さ寸法の２０％以上から５０％以下の範囲とすることを特徴とした竪型粉砕機。
2. 前記外周側ガス通路と内周側ガス通路の通路面積が、吹込部上端及び下端、並びに導入部の下端で、同一であることを特徴とした請求項１に記載の竪型粉砕機。
3. 前記回転式分級羽根の回転中心軸から延びる直線と、回転式分級羽根の幅方向に延びる直線が形成する傾斜角度について、
   回転式分級羽根を上下方向に分割して形成して、回転式分級羽根の上側部分が下側部分より、回転式分級羽根の旋回軌道の外周側から内周側に向かって回転式分級羽根の回転方向側に大きく傾斜するように形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の竪型粉砕機。

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