JPH0636871B2 - 竪型粉砕機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［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、セ
グメント原料や石炭，化学品などを粉砕する堅型粉砕機
に関するものである。

［従来の技術］ セメント原料や石炭，化学品などの流体を細かく粉砕し
粉体とする粉砕機の一種として回転テーブルと粉砕ロー
ラとを備えた堅型粉砕機が広く用いられている。この種
の粉砕機は、円筒状ケーシングの下部において減速機付
きモータで駆動されて低速回転する円盤状の回転テーブ
ルと、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ローラとを備え
ている。

例えば、従来の堅型粉砕機を示す第６図において、全体
を符号１で示す粉砕機は外観上一つの塔体として形成さ
れ、その基部には電動機（モータ）２および減速機１７
によって回転される回転テーブル３が配置されている。
そして、この回転テーブル３に摺接して回転するように
複数個の円錐状の粉砕ローラ４が配置されており、この
粉砕ローラ４は支持アーム５に回転自在に軸承されてい
る。支持アーム５は粉砕機側に回転自在に軸承された支
持軸６に固定されている。この支持軸６にはさらに回動
アーム７の一端が固定され、この回動アーム７は回転テ
ーブル３を囲んでいるケーシング８の側方を通って下方
に延び、粉砕機の下部に臨んでいる。そして、この回動
アーム７の下端は粉砕機１のベースにその下端を回動自
在に軸承された圧力シリンダ９のロッド１０の先端に回
転自在に軸承されている。

そして、回転テーブル３の中心部へ供給管（図示せず）
で供給された原料としての流体は、テーブルの回転によ
り従動するローラ４と回転テーブル３との間へ噛込まれ
粉砕される。一方、ケーシング８内にはダクト（図示せ
ず）によって熱風が導かれており、この熱風が回転テー
ブル３の外周面とケーシング８の内周面との環状空間部
１４から吹き上がることにより、微粉体は乾燥されなが
ら粉砕機１内を上昇し、熱風との混合体として排出管１
６から排出され、次の工程へ送られる。

なお、粒度の粗い粒子も、一部は粉砕機１内を上昇する
が、上方のセパレータの回転羽根１５にて分級され、回
転テーブル３上へ戻される。

そして、このセパレータの構造として広く使用されるタ
イプにひとつは、回転式セパレータであり、分級部に回
転軸１３を設け、回転羽根１５を、複数個、等ピッチで
回転軸１３に固定し、軸とともに任意の回転数にて回転
されている。

第７図は回転式セパレータの羽根１５の概略的な配列構
成を示す水平断面図であって、羽根１５は略Ｌ字断面形
状を有し、Ｌ字折曲部がセパレータ内側となるように、
円環状かつ放射状に配設されている。

この羽根１５が回転軸１３と共に回転することにより、
各羽根１５間を通過してセパレータ内に流れ込む気流か
ら微粒子が分離されるのであるが、この分級の原理につ
いて第８図を参照して概説する。

第８図において、回転羽根が右回りに一定の回転数（回
転速度Ｖ）で回転しているとき、回転羽根の外径端が形
成する円弧ＣＤの任意の一点Ｐより流入する粒子は、流
入する気流による抵抗力（内向流）と遠心力（外向力）
と回転する隣り合う回転羽根間の空気層の影響などの合
成された力を受け、粒子径に応じて任意の軌跡を描きな
がらセパレータ内部へ向う。すなわち、粒子径の小さい
細粉は軌跡ａ_１を描きＡ〜Ｅ間を通過し、中粒はＡ〜Ｂ
間の軌跡ａ_３、粗粒はＢ〜Ｃ間の軌跡ａ_５を描いて、回
転羽根１５の内壁に到達する。

Ｂ〜Ｃ間に当接した粒子は運動エネルギを失ない、その
後、遠心力の作用によりＢ〜Ｃ間に沿って半径方向外方
へ放出される。

一方、Ａ〜Ｂ間に到達した中粒のうち、遠心力を受けて
外方へ移動する粒子は上記Ｂ〜Ｃ間に当接した粒子と同
じようにＢＣ壁に沿ってセパレータ外方へ逃げるが、Ａ
〜Ｂ間で気流による内向力が遠心力とバランスするか、
もしくは内向力の方が遠心力を上回る粒子の場合はＡ〜
Ｂ間に沿って落下し、セパレータ下方に戻される。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のように構成された、回転子機セパレータでは、回
転羽根と回転羽根の間を通過してくる含塵気流の流入風
量、流入速度、粒径分布、セパレータの回転数が一定で
変化がなくても、第４図に示されるように分級性能特性
曲線の分級点の勾配が緩やかであり、分級精度、換言す
れば分級のするどがさほどではない。すなわち、細粉中
に混入する粗粒が多く、戻粉中へ混じる細粉も少なくな
いことを示している。

しかして、従来の堅型粉砕機においては、第９図（ａ）
および（ｂ）に示す如く回転式セパレータの回転羽根
は、一般的に回転羽根の軸芯が該回転軸を含む鉛直断面
上（垂直羽根）になるように取付けられていた。第７図
に示す如く、堅型粉砕機の回転テーブル側から回転セパ
レータの回転羽根側をみた時の、いわゆる回転羽根投影
面積が小さく、気流によって搬送された粒子群のうちで
粒子群が回転羽根に衝突する割合が全体的に小さくなる
結果、セパレータ全体としてみると、分級点が広い範囲
にまたがって分布するようになり、分級が鈍いものとな
らざるを得なかった。

この結果、精粉の品質が低く、また分級精度の不良から
粉砕機の粉砕能力の低下やランニングコストの増大を惹
起するなどの悪影響を及ぼす。

なお、第４図および後述の第５図も横軸は粒子径であ
り、縦軸は配分率（部分分級効率）Ｚ_Ｒで、ある粒径Ｄ
についての戻粉と入粉の量比を示す。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、回転式セパレータをケーシング内の上部に備
えた堅型粉砕機において、該回転式セパレータの回転羽
根の軸芯が該回転軸を含む鉛直断面と交差（傾斜羽根）
するように構成したものである。

［作用］ 本発明では、回転羽根の取付状態については、傾斜羽根
を呈した形にしたので、第３図に示す如く堅型粉砕機の
回転テーブル側から回転セパレータの回転羽根側をみた
時の、いわゆる回転羽根投影面積が増え、このため気流
によって搬送された粒子群が回転羽根に衝突する割合が
高くなった。この結果、細粉と粗粒の分離、とりわけ部
分分級効率に大きな影響を及ぼす中粒の分級効率が改善
され、セパレート全体としてみると、分級点が狭い範囲
にまたがって分布するようになり、著しく鋭い分級をな
すことが可能とされる。

［実施例］ 以下、図面を参照して実施例について説明する。

第１図と第２図は本発明の実施例に係るセパレータに用
いられる回転式セパレータの概略構成を示す側面図であ
る。また、第３図は回転羽根の投影面積（斜線部分）を
示すための図であり、堅型粉砕機の回転テーブル側から
回転セパレータの回転羽根側をみたセパレータ本体の底
面図である。

前述した如く、本発明において、回転式セパレータは全
体的に粒子群を小径側へシフトするように回転羽根が傾
斜羽根を有した構成となっている。なお、かかるセパレ
ートを組み込んだ堅型粉砕機の全体構成は前記第６図と
同様であるので、その説明は省略する。

回転式セパレータには、上下で略等径の構成をとってい
る円筒型と、セパレータの形状が上方に拡径する截頭円
錐形を通すものが考えられるが、ここでは円筒型のもの
で該セパレータの周囲に円環状に配置された回転羽根が
傾斜羽根を有したものの作用について説明する。

本発明において、分級点を小径化させる因子としての分
級作用が、後述する一次分級作用と二次分級作用とのこ
れら２つの分級作用の併用による相乗効果によって、セ
パレータ全体として鋭い分級が行なわれるようになる。

まず、一次的な分級メカニズムについて説明する。

堅型粉砕機の回転テーブル３と従動するローラ４との間
へ噛込まれて粉砕されたこれら粒子群が、回転テーブル
３の外周面とケーシング８との内周面との間の環状空間
部１４から吹き上がる熱風気流によって粉砕機内部を上
昇する。上昇した細粉から粗粒までの粒子群は、粉砕機
上部に配設された回転式セパレータに到達するが、粒子
のもつ上向きの慣性力と回転式セパレータの回転羽根と
の衝突において、衝突後では粗粒ほど粒子のもつ運動エ
ネルギ損失が大きく、この結果失速してセパレータの下
部に設置された粉砕機の回転テーブル上に戻ることにな
る。逆に細粉では衝突後の粒子群の運動エネルギ損失が
小さく、気流に同伴された形で捕集されやすくなる。ま
た中粒のものは粒径が粗粒近傍のものから細粉近傍のも
のまで広がっており、回転羽根に衝突して運動エネルギ
を失った後、落下する途中で再度気流搬送されて回転羽
根に再衝突するか、または気流に同伴されるか、あるい
は落下して粉砕機側へ戻ることになる。

以上のような分級作用によって一時的な分級が行なわれ
るが、パーセント全体としては、中粒の分級の良否が第
４図に示す分級特性において、分級点近傍の勾配を鋭く
するかどうかに大きな影響を及ぼすことになる。これら
の一時的な分級を終えた後、さらに後述する如く、セパ
レータの回転羽根の羽根間への粒子の飛込み入射位置で
分級点を論ずる二次的な分級作用によって、分級点が細
粉側にシフトすることになる。

次に、二次的な分級作用の原理について第８図を参照し
て概説する。

セパレータの回転羽根１５と回転羽根１５の間に所定の
速度で流入した粒子Ｐが、内向きの気流による内向力と
回転羽根間で挟まれた気体が回転するために生じる遠心
力と回転羽根が回るために生じる円周方向で回転逆向き
の見掛けの力を受ける。そして、第８図において、点Ｐ
を通過した任意の粒径の粒子は、その粒径に応じて
ａ_１，ａ_２，ａ_３，ａ_４，ａ_５のような軌跡を描く。す
なわち、細粉ａ_１はセパレータを通過し、中粒や粗粒は
ａ_２〜ａ_５のように回転羽根に当った後、Ｌ字断面形状
の回転羽根のＢ〜Ｃ間等に沿って自重により下方へ摺動
あるいは自由落下し、回転テーブルに戻される。

以上のような現象において、分級効果に大きな影響をも
つ中粒と粗粒について詳述する。

第８図において、中粒はＡ〜Ｂ間の軌跡ａ_３を描いて、
粗粒はＢ〜Ｃ間の軌跡ａ_５を描いて、回転羽根１５の内
壁に到達する。Ｂ〜Ｃ間に当接した粒子は運動エネルギ
を失ない、その後、遠心力の作用によりＢ〜Ｃ間に沿っ
て半径方向外方へ放出される。一方Ａ〜Ｂ間に到達した
中粒のうち、遠心力を受けて外方へ移動する粒子は上記
Ｂ〜Ｃ間に当接した粒子と同じようにＢＣ壁に沿ってセ
パレータ外方へ逃げるが、Ａ〜Ｂ間で気流による内向力
が遠心力とバランスするか、もしくは内向力の方が遠心
力を上回る粒子の場合はＡ〜Ｂ間に沿って落下しセパレ
ータ下方へ戻される。

ちなみに、第９図（ａ）および（ｂ）に示した従来の、
堅型粉砕機で回転式セパレータの回転羽根の軸が鉛直内
に含まれるタイプのセパレータのものは、Ａ〜Ｂ間に沿
って落下する粒子群が絶えず内側へ向う気流に晒されて
おり、再飛散し易い。

また、ＢＣ間からセパレータ外方へ戻された粒子も、再
度気流搬送されてセパレータ内に流入し得る。

以上のような現象によって、本来、粗粒側に分級される
べき粒子が精粉側に混じるため、第４図に示す分級特性
を示し、分級点近傍の勾配は緩やかで分級精度が悪くな
る。

ところが、本発明では、第１図および第２図に示す如く
セパレータが傾斜した回転羽根を有したものは、粒子群
を含んだ気流がセパレータの羽根間に流入するために進
行方向を変更する際に、該回転羽根に対して気流がほぼ
直角に作用する結果、気流に含まれた中粒および粗粒は
気流から分離し、羽根Ｂ〜Ｃ面に当接したまま回転羽根
が回るために生じる円周方向で回転逆向きの見掛けの力
を受けた状態下で傾斜羽根下部面に向かって摺動し、羽
根の下端にて気流中に放出される。以上のように、粒子
のＢ〜Ｃ面の摺動中における再飛散も無く、さらに鋭い
分級効果を得ることができる。

しかも、第１図および第２図に示す実施例では、両者と
も構成が簡単であり、実施が極めて容易である。

また、従来実施されていたようなセパレータ入口の回転
羽根間の入射位置の差異による分粒粒子径の変動に対す
る対策としては、羽根枚数を多くして、円周１ピッチの
円弧長さを小さくすることも考え得るが、本発明では羽
根の枚数を増加させることなく、傾斜羽根を採用するこ
とで優れた分級効果を得ることができる。

以上のような断面構造を持つ回転羽根を備えたセパレー
タは、第１図に示す概略側面図の如く上下方向に略等径
を設けても良く、第２図の如く上方に向かって拡径させ
ても良い。

また、本発明においては、回転羽根の取付け角度（θ）
を望ましくは５０゜から８０゜まで傾斜しても良い。

［発明の効果］ 以上述べた通り、本発明によれば、回転式セパレータの
分級精度が向上し、精粉中への粗粒の混入が極力押えら
れ、分級のシャープな粒度構成を持つ製品が得られるた
め、製品の品質が向上する。また、セパレータでの分級
後の粗粒が速やかに粉砕機の粉砕部へ還元されるため、
粉砕能力が増加し、ランニングコストも低減することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るセパレータ形状が円筒状の概略側
面図、第２図は本発明に係るセパレータ形状が上方に拡
径する截頭円錐形の概略側面図、第３図は竪型粉砕機の
回転テーブル側から回転セパレータの回転羽根側をみた
セパレータ本体の底面図である。第４図および第５図は
それぞれ従来および本発明における精粉の分級特性を示
す線図である。第６図ないし第９図の各図は従来に係
り、第６図は概略縦断面図、第７図はセパレータの水平
断面図、第８図は第７図の部分拡大図を示す。第９図は
従来型の回転羽根を示す側面図であり、（ａ）はセパレ
ータ形状が円筒状のもの、（ｂ）はセパレータ形状が上
方に拡径する截頭円錐形のものを示す。 ３……回転テーブル、４……粉砕ローラ、 １１……セパレータ本体、 １５……セパレータ回転羽根、 １５ａ，１５ｃ……ポケット、 １６……排出管、Ｐ……粒子の入射位置、 ａ_１，ａ_２，ａ_３，ａ_４，ａ_５……粒子の軌跡。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ケーシングの頂部に精粉の気流搬出用の開
   口を備え、このケーシング内の上部にはセパレータが設
   置されており、このセパレータは、鉛直方向に設置され
   た回転軸と、該回転軸に支持されており、該回転軸の周
   囲に円環状かつ放射状に配置された略Ｌ字形の水平断面
   形状の回転羽根とを備えた回転式セパレータである竪型
   粉砕機において、該回転式セパレータの回転羽根の軸芯
   が該回転軸を含む鉛直断面と交差することを特徴とする
   竪型粉砕機。