JPH04317749A - 竪型粉砕機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，回転テーブルと粉砕ロ
ーラとの協働により，石灰石や高炉スラグ，セメント原
料などの原料を粉砕する竪型粉砕機に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】石灰石や高炉スラグ，セメント材料など
の原料を細かく粉砕し粉体とする粉砕機の一種として，
図７に示すように，回転テーブルと粉砕ローラとを備え
た竪型粉砕機１が広く用いられている。この種の粉砕機
は，円筒状ケーシング１Ａの下部においてモータ２Ａに
より減速機２で駆動されて低速回転する円盤状の回転テ
ーブル３Ａと，その上面外周部を円周方向へ等分する箇
所に油圧などで圧接されて従動回転する複数個の粉砕ロ
ーラ４とを備えている。

【０００３】粉砕ローラ４はケーシング１Ａに軸６によ
って揺動自在に軸支されたアーム５とアーム７を介して
油圧シリンダ９のピストンロッド１０に連結されており
，油圧シリンダ９を作動させることにより，粉砕ローラ
４を回転テーブル３Ａ上に押圧して原料への粉砕圧力を
与えている。３Ｂは回転テーブル３Ａの外周縁に設けら
れ原料層圧を調整するダムリング，１４は回転テーブル
３Ａ周囲のガス吹上用の環状空間通路，１５はガス吹上
通路，１３は分級羽根１３Ａにより粉砕された原料を分
級する回転式のセパレータ，１６はガスと共に製品を取
り出す排出口，１７は原料投入シュートである。３０は
アーマリングで，ケーシング内壁を落下する粗粒を回転
テーブル３Ａへ導き，かつ，環状空間通路１４を通過し
たガスの流れ方向を内向きに変えるためのものである。

【０００４】このような竪型粉砕機において，回転テー
ブル３Ａの中央部へ原料投入シュート１７で供給された
原料は，回転テーブル３Ａの回転によりテーブル半径方
向の遠心力を受けて回転テーブル３Ａ上を滑るときに回
転テーブル３Ａにより回転方向の力を受け，回転テーブ
ル３Ａとの間で滑って回転テーブル３Ａの回転数よりい
くらか遅い回転を行なう。以上２つの力，すなわち，半
径方向と回転方向の力とが合成され，原料は回転テーブ
ル３Ａ上を渦巻状の軌跡を描いて回転テーブル３Ａの外
周部へ移動する。この外周部には，ローラが圧接されて
回転しているので，渦巻線を描いた原料は粉砕ローラ４
と回転テーブル３Ａとの間へローラ軸方向とある角度を
なす方向から進入して噛み込まれて粉砕される。

【０００５】一方，ケーシング１Ａの基部にはガス吹上
通路１５によって空気，あるいは熱風などのガスが導か
れており，このガスが回転テーブル３Ａの外周面とケー
シングの内周面との間の環状空間通路１４から吹き上が
ることにより，粉砕された微粉体はガスに同伴されてケ
ーシング１Ａ内を上昇し，上部に位置するセパレータ１
３の羽根１３Ａにより分級作用を受け，所定粒度の製品
はガスとともに排出口１６から排出され次の工程へ送ら
れる。

【０００６】ガス吹上通路１５から竪型粉砕機１の下流
に設けた吸引ファンの吸引力により環状空間通路１４を
通って上昇する気流は出来るだけ回転テーブル３Ａの外
周均等に分配されるのが望ましく，そのため，ガス吹上
通路１５への取入口１９は出来るだけ多く設けて均等配
置することが望ましい。しかしながら，スペース的な制
約のため対角線上の２個所しか設けられないのが実状で
ある。

【０００７】一方，前記環状空間通路１４からガスを吹
き上げるための環状空間通路内の構造としては，従来，
ガスを竜巻状（スパイラル）に旋回させながら吹き上げ
るようにした旋回型と，ガスを上方中心部内向きに向か
って円錐状に吹き上げるようにした円錐型とが採用され
ている。図８は旋回型ガス吹上機構を採用した竪型粉砕
機の概略縦断面図であって，環状空間通路１４内に複数
個のブレード４０が回転テーブルの回転方向に対して上
端が先行する方向に傾斜しており，この傾斜角であるブ
レード立上り角βは被粉砕物の粒度等により３０°〜７
０°の間で選択され，等間隔に配列されている。図９は
円錐型ガス吹上構造を採用した竪型粉砕機の概略縦断面
図であって，中くびれ形円筒形状のケーシング１ａと回
転テーブル３Ａとの間の環状空間通路１４内には，複数
個のブレード４０が環状空間通路１４を等間隔で区画す
るように配設されている。この場合各ブレード４０のブ
レード立上り角βは９０°であって直立しており，ブレ
ード４０の上方には環状に形成されたアーマリング３０
が設けられている。このように構成されていることによ
り，隣接するブレード４０とブレード４０の間を通るガ
スは図９の内外２つの円錐に挟まれて直進して上昇し，
粉砕物を上昇させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，このよ
うな従来の旋回型および円錐型のガス吹上構造において
は，次のような難点がある。旋回型においては，回転テ
ーブルより上の領域におけるガスの滞留時間が長く，原
料と供給されたガスとの熱交換が良好に行なわれるとい
う長所があるけれども，ガスの流線が直進でなく旋回流
であるため絶えずベント圧損を消費し，必要風量を吹き
上げるために大量の風量と風圧を有する送風設備となっ
て設備費と動力費が大幅に増大するという問題があった
。また，ガスが旋回すると，これとともに上昇旋回する
粗大粒子が遠心力の作用によりケーシング１Ａの内壁に
沿う方向へ飛ばされるので，回転テーブル３Ａ上へ落下
還元されず，再粉砕の機会が減少して粉砕効率を低下さ
せるばかりでなく，粗大粒子がケーシング１ａの内壁の
上下を何度も往復する結果，ミル内圧力損失を増大させ
るという欠点がある。

【０００９】次に，円錐型のものにおいては，吹き上げ
ガスが内外２つの円錐の稜線に沿って直進しながら単調
に減速されるが，円錐の頂部付近では通過断面積が減少
されることにより流速が増大するので，圧力損失が増大
し，大きな送風設備が必要となって設備費や動力費が増
大するという問題があった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上に述べた課題を解決す
るために，本発明の竪型粉砕機は，第１の発明において
は，回転テーブルの外周部上面に複数個の回転自在な粉
砕ローラを配置し，原料投入シュートを経由して供給し
た原料を粉砕ローラに所定の粉砕圧力を与えて回転テー
ブル上面と粉砕ローラ周面との間で粉砕し，粉砕後の粉
粒体を回転テーブル外周面とケーシング内周面との間に
配設した環状空間通路より供給された上昇気流に随伴し
て搬送する竪型粉砕機において，該環状空間通路の外周
に接線状にガスが流入する取込口を備えた円環状のガス
ダクトを配設するとともに，該環状空間通路内に該環状
空間を流れるガスを前記回転テーブルの回転方向で，か
つ，内向きの上昇流れとするブレードを円周複数個配設
した構成とした。第２の発明においては，前記ブレード
を，粉砕機中心を通る放射線とガス流線とのなす角度が
２０°ないし５０°となるように傾斜させるとともに，
前記ガス流線と水平面とのなす立上り角度が５０°ない
し８５°となるように傾斜させて設けた構成とした。

【００１１】

【作用】以上のように構成することにより，円環状のガ
スダクトから流入したガスが各々のブレードに案内され
てブレードの斜面に沿って，内向きの上昇流れとなって
進行する結果，回転テーブルから溢流した粗粒および微
粉はこのガス流れに乗って上昇する。そして，ブレード
通過後はガス通過面積の増加に伴い低下するガス速度に
応じて粒子重力に打ち克って粗大粒子，中間粒子から順
に落下し，製品粒径に近い微粉のみセパレータへ達して
分級作用を受ける。ガスを内向き上昇流れとするための
ブレードの偏角の作用により，粗大粒子，中間粒子は回
転テーブル上へ落下し，従来型の旋回型のように，ケー
シング内壁を上下動することなく直ちに粉砕ローラへ噛
み込まれて粉砕され，再度の粉砕機会は旋回型や円錐型
よりも増大するとともに，粗大粒子がミル内に滞留する
時間が減少するので圧力損失が減少する。

【００１２】

【実施例】以下，図面に基づいて本発明の詳細について
説明する。図１〜図６は本発明の実施例に係り，図１は
ガスダクトの要部縦断面図，図２は図１ＩＩ−ＩＩ視の
平面図，図３はブレードの配置を示す概略平面図，図４
は図３ＩＶ−ＩＶ視の概略側面図，図５はブレードを通
過するガス流線を示す概略平面図，図６は含塵ガスの上
昇軌跡を示す概略斜視図である。

【００１３】これらの図において，粉砕機１は，後述す
る回転テーブル３Ａ等の粉砕部全体を収納するケーシン
グ１Ａを備えており，このケーシング１Ａは，円筒状に
形成されて床面に固定された下部ケーシング１ａと，中
央部を上下に接合されたケーシング本体１ｂと，その上
端に接合された上部ケーシング１ｃとで一体的に形成さ
れている。下部ケーシング１ａの中心部には，モータ付
きの減速機２が配設されていて，その上方へ向かう出力
軸には円盤状に形成された回転テーブル３Ａが軸着され
ており，減速機２に駆動されて図１の上から見た時計方
向に回転している。６は下部ケーシング１ａの上端面外
周部を円周方向へ４等分する位置にそれぞれ水平状に支
持されたアーム軸であって，各アーム軸６に軸着された
アーム５には，頭截円錐状に形成された粉砕ローラ４が
ローラ軸４ａを介して回転自在に支持されており，各粉
砕ローラ４は，回転テーブル３Ａの上端外周面に周面を
対接させている。そして，各アーム５はアーム７を介し
て，流体圧シリンダ９等と駆動連結されており，その駆
動で揺動調節されることにより，被粉砕物の供給粒径等
にしたがった粉砕ローラ４と回転テーブル３Ａとの間隙
が調節されるように構成されている。

【００１４】一方，回転テーブル３Ａの中心部上方には
，円筒形の原料供給管１７が，垂直に配設され，図示し
ない搬送コンベアで搬送された粉砕原料を回転テーブル
３Ａ上へ落下供給できるようになっている。また，原料
供給管１７の外周には，可変速電動機およびベルト，Ｖ
プーリを介して垂直軸回りに回転し，円周複数個の分級
羽根１３Ａを具備したセパレータ１３が配設されている
。セパレータ１３で分級後の含塵ガスは排出口１６を経
由して下流の集塵装置へ送られる。

【００１５】さらに，回転テーブル３Ａの外側のケーシ
ング本体１ｂの外周に円環状で，接線方向にガスが流入
する複数個の取込口５０ａを有するガスダクト５０が配
設され，ケーシング本体１ｂに設けた開口よりケーシン
グ内へガスが流入できるようになっている。ガスダクト
５０の内部にはガス流れを上昇方向向きとする平板状ま
たは曲板状の案内板５２，５４が上下に設けられてる。 そして，ケーシング本体１ｂとダムリング３Ａとの間の
円環状の空間である環状空間通路１４には，図２に示す
ガス流線Ｆのように斜め上方へガスを誘導するためのブ
レード４０が円周等間隔に複数個（たとえば３６個〜４
８個）配設される。ブレード４０の傾きは，図３および
図４に示すように，水平面との立上り角度ψが５０°な
いし８５°となるよう設定され，平面図的にはガス流線
Ｆと粉砕機中心を通る放射線とのなす角（ブレード偏角
）φが２０°ないし５０°となるよう傾斜されている。

【００１６】以上のように構成された粉砕機の動作を石
灰石の粉砕を例にとって説明する。減速機２とモータ２
Ａとを始動して回転テーブル３Ａとセパレータ１３とを
回転させた後，搬送コンベアにより石灰石を搬送して原
料供給管１７へ供給すると，この石灰石は回転テーブル
３Ａの中心部へ落下し，回転テーブル３Ａの回転と遠心
力で渦巻状の軌跡を描き回転テーブル１３の外周部へ向
かって移動する。回転テーブル３Ａの外周部では粉砕ロ
ーラ４が回転しているので，移動した石灰石の大部分は
粉砕ローラ４と回転テーブル３Ａとの間に噛み込まれ，
圧縮，衝撃，剪断作用により粉砕されて微粉となる。こ
の微粉，および粉砕ローラ４に噛み込まれずに回転テー
ブル３Ａのダムリング３Ｂの周縁から溢流した粗大粒子
と中間粒子とは，環状空間通路１４へ落下するが，この
とき，熱風発生装置によりガスダクト５０を経て送られ
てきたガスが環状空間通路１４からブレード４０へ導か
れて吹上がるので，これら微粉や中間粒子等は熱風とと
もに粉砕機内部を直進し上昇する。上昇した微粉や中間
粒子は，セパレータ１３の分級羽根１３Ａに衝突して分
級され，微粉はセパレータ１３を通過して排出口１６か
ら排出された後，集塵装置等を経て回収される。また，
セパレータ１３を通過しなかった中間粒子は，回転テー
ブル３Ａ上に落下還元されて上記粉砕と分級とを繰り返
す。

【００１７】このような粉砕動作における熱風と粉砕物
との吹き上げ動作を図３ないし図６でそれぞれ示すガス
および粉粒体の上昇軌跡図に基づいてさらに詳しく説明
する。各図における符号は次の通りである。 Ｒ０…環状空間通路１４の内周壁の半径Ｒ１…同じく環
状空間通路１４の外周壁の半径Ｒ２…同じく環状空間通
路１４の中心の半径Ｈ１…環状空間通路１４上端からケ
ーシング上端までの高さ Ｈ２…同じく環状空間通路１４上端からセパレータ１３
中心部までの高さ Ｒｔ…上記高さＨ１の箇所の半径 Ｒｃ…上記高さＨ２の箇所の半径 φ…ブレード偏角，すなわち粉砕機中心とブレード４０
の中心を通る放射線とガス流線とのなす角度ψ…ブレー
ド立上り角，すなわち図４におけるブレード４０の傾斜
角 γ…流体拡がり角，すなわちブレード４０両端部におけ
るガス吹き上げ方向のなす角度（片側）φ１…ブレード
ひねり角，すなわち図３におけるブレード４０とブレー
ド中心を通る放射線とのなす角度

【００１８】以上のよ
うな符号を付した各図において明らかなように，本装置
においては，ブレード偏角φを２０°〜５０°に設定し
，ブレード立上り角ψを５０°〜８５°に設定したので
，回転テーブル３Ａの周縁から，環状空間通路１４へ落
下する粉粒体に対してはつぎのような風力が作用する。 すなわち，環状空間通路１４のブレード４０がブレード
立上り角ψを有するように傾斜していることにより，ガ
スは旋回することなく直進し，図６に示すように環状空
間通路１４の内周壁の延長面である円錐面と環状空間通
路１４の外周壁の延長面である円錐面とで囲まれた空間
部内を上昇するが，さらにブレード４０がブレード偏角
φを有するように傾斜していることにより，ブレード４
０に沿って案内されたガスは，図５の平面図に示すよう
に拡がり角γをもって斜め上方へ直進することになり，
ガスで囲まれた空間部は上記のような円錐形ではなく，
図６に示すような単葉双曲面形になる。この結果，熱風
とこれで吹き上げられる粉粒体とは，セパレータ１３の
分級羽根１３Ａへ向かって直進するとともに，粒子を運
搬するガス流速は上昇するにしたがってその流速が初速
より急激に単調減速される。したがってガスとともに上
昇する粉粒体は，大粒子のものほど早く回転テーブル３
Ａ上へ還元されるとともに，最終的にはセパレータ１３
へ到達する入射粒子径が小さくなる。また，従来の円錐
型のようにガスの流速が円錐頂部において増速されるこ
とがなく，さらに粒子同志の衝突や壁面への粒子の衝突
が少ないので，圧力損失が少ない。

【００１９】ここで，ブレード偏角φを２０°ないし５
０°に設定した理由について説明する。風量を数種類変
えて実験した場合，φ＝２０°〜５０°の場合が，たと
えばφ＝９０°とした従来の円錐型のものに比べて被粉
砕物のテーブルへの還元率が良く，ローラ部への還元状
態がきわめて良好で，ブレード圧損および落下限界風量
も考慮して総合的に判断してもφ＝２０°〜５０°の場
合がよい結果を示したので本発明ではφ＝２０°〜５０
°とした。なおφの値を小さくし，φ＜２０°とすると
ブレード本来の役目が果たせなくなる。

【００２０】つぎに，ブレード立上り角ψを５０°〜８
５°に設定した理由について説明する。被粉砕物に石灰
石を用い，石灰石の重量と風量を数種類変えて行なった
実験において，ψを５０°〜８５°とした場合，いずれ
もψ≒７０°を中心にして被粉砕物の空中での滞流時間
がψ＝９０°のものに比べて比較的に短く，また，ブレ
ード部での圧損もψ＜５０°およびψ＞８５°のものに
比べて小さかった。また，圧損だけでなく被粉砕物の還
元率や被粉砕物を持上げるのに必要な落下限界風量を考
慮して総合的に判断しても，ψ≒７０°を中心にψ＝５
０°〜８５°の場合が良い結果を示したので，本発明で
はψを５０゜〜８５°とした。そして，本発明ではφ，
ψ両方の限定による相乗効果により良い結果が得られ，
従来のものに比べてブレード部での圧力損失が約１０〜
２０％少なくなることが実験的に確認された。

【００２１】なお，上記φとψの値は粉砕原料の種類や
，供給粒子径，製品粒度，粉砕機の能力（粉砕量），粉
砕機の風量等によって最適の組合せが採用される。具体
的には粒子密度，供給粒子径，セパレータ入射粒子径，
粉砕機のサイズ，風量等をコンピュータに入力し，φ，
ψをパラメータとして粉砕機内粒子飛跡のシュミレーシ
ョンを実施し最適組合せを決定する。

【００２２】ガスダクト５０の取込口５０ａは，本実施
例では２個としたが，各ブレードへの距離によって流入
するガス量が異なり好ましくないので，スペースが許す
ならばできるだけ多くして（例えば４個）ブレード流入
風量を等しくすることが望ましい。取込口５０ａを接線
方向に取付けたのは流入ガスが円滑に各ブレードへ流れ
込みやすくするためであり，この結果，従来に比べて圧
力損失を少なくして円滑にブレードへガスを供給するこ
とができる。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように，本発明
による竪型粉砕機においては，環状空間通路の外周に接
線状にガスが流入する取込口を備えた円環状のガスダク
トを配設し，環状空間通路内を流れるガスを回転テーブ
ルの回転方向で，かつ，内向きの直進上昇流れとするブ
レードを設けてガス流線を３次元型に構成することによ
り，ガスが円滑にブレードに沿って流れ，吹き上がるガ
スならびにこれとともに上昇する粉粒体は急激に単調減
少されながら直進するので，粉粒体の軌跡が理想的とな
って大粒子の回転テーブルへの回収率と微小粒子のセパ
レータへの入射率とが，従来の旋回型，円錐型のガス吹
上構造を有する粉砕機に比較して大幅に改善され，また
，ガスと粉粒体の旋回や上昇位置での増速が排除され圧
力損失が減少する。また，テーブル還元率の改善による
粉砕効率の向上が期待でき，送風設備の小型化も可能と
なる。また，環状空間通路の上方におけるケーシング内
壁に沿う粗粒の上下動が少なくなるのでアーマリングや
ケーシングの摩耗が軽減される。また，第２の発明では
ブレード偏角を２０°ないし５０°，ブレード立上り角
を５０°ないし８５°となるように形成したことによっ
てガス流線をさらに圧力損失の少ないものにすることが
できるほか，テーブル還元率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の竪型粉砕機の実施例に係るガスダクト
の要部縦断面図である。

【図２】本発明の竪型粉砕機の実施例に係る図１ＩＩ−
ＩＩ視の平面図である。

【図３】本発明の竪型粉砕機の実施例に係るブレードの
配置を示す概略平面図である。

【図４】本発明の竪型粉砕機の実施例に係る図３ＩＶ−
ＩＶ視の概略側面図である。

【図５】本発明の竪型粉砕機のブレードを通過するガス
流線を示す概略平面図である。

【図６】本発明の竪型粉砕機の含塵ガスの上昇軌跡を示
す概略斜視図である。

【図７】従来の竪型粉砕機の全体縦断面図である。

【図８】従来の旋回型ブレードを備えた竪型粉砕機の概
略縦断面図である。

【図９】従来の円錐型ブレードを備えた竪型粉砕機の概
略縦断面図である。

【符号の説明】

１　　竪型粉砕機 １Ａ　　ケーシング ３Ａ　　回転テーブル ３Ｂ　　ダムリング ４　　粉砕ローラ １３　　セパレータ １４　　環状空間通路 １５　　熱風吹上通路 １６　　排出口 １７　　原料供給管（原料投入シュート）３０　　アー
マリング ４０　　ブレード ５０　　ガスダクト ５０ａ　　取込口 ５２　　案内板 ５４　　案内板 φ　　ブレード偏角 φ１　　ブレードひねり角 ψ　　ブレード立上り角 γ　　流体拡がり角

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　回転テーブルの外周部上面に複数個の
   回転自在な粉砕ローラを配置し，原料投入シュートを経
   由して供給した原料を粉砕ローラに所定の粉砕圧力を与
   えて回転テーブル上面と粉砕ローラ周面との間で粉砕し
   ，粉砕後の粉粒体を回転テーブル外周面とケーシング内
   周面との間に配設した環状空間通路より供給された上昇
   気流に随伴して搬送する竪型粉砕機において，該環状空
   間通路の外周に接線状にガスが流入する取込口を備えた
   円環状のガスダクトを配設するとともに，該環状空間通
   路内に該環状空間を流れるガスを前記回転テーブルの回
   転方向で，かつ，内向きの上昇流れとするブレードを円
   周複数個配設したことを特徴とする竪型粉砕機。
2. 【請求項２】　　ブレードを，粉砕機中心を通る放射線
   とガス流線とのなす角度が２０°ないし５０°となるよ
   うに傾斜させるとともに，前記ガス流線と水平面とのな
   す立上り角度が５０°ないし８５°となるように傾斜さ
   せて設けたことを特徴とする請求項１の竪型粉砕機。