JPH0852368A - 竪型粉砕機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 減速機や静圧軸受の熱影響による損傷を防止
し、機器の長寿命化とメンテナンス性の向上を図った竪
型粉砕機を提供するものである。 【構成】 回転テーブル３Ａに負荷される鉛直荷重を支
承する静圧軸受（スラストパッド）３０ａを回転テーブ
ル３Ａ外周部下端に配設するとともに、回転テーブル３
Ａを回転駆動する減速機２を中心部直下に配設し、回転
テーブル３Ａは粉砕ローラ４が載置される平板部３Ｘと
平板部３Ｘの外周下方へ延在し静圧軸受（スラストパッ
ド）３０ａに下端が支承される外周円筒部３Ｙと平板部
３Ｘの中心部下方へ延在し減速機２の出力軸２ａと下端
が係合される内周円筒部３Ｚを有する形状とし、かつ、
外周円筒部３Ｙの下端または回転テーブル３Ａに接合さ
れるフランジシュー３Ｂに外側に拡大する楔形状のスリ
ット５０を設けたものである。

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、セメント原料、スラグ、クリンカ
やセラミックス、化学品などの原料を粉砕する竪型粉砕
機に係り、特に回転テーブルに負荷される鉛直荷重は回
転テーブルに回転力を付与する減速機でなく別個に回転
テーブル外周部下方に設置した静圧軸受に支承させ、か
つ、回転テーブルの形状に配慮を加えて静圧軸受や減速
機へ熱伝達による悪影響をできるだけ少なくした竪型粉
砕機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石灰石やスラグ、セメント原料などの原
料を細かく粉砕し粉体とする粉砕機の一種として、図９
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１５の下部において電動機２Ｂ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１５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７Ａ、７Ｂ
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。３Ｓは回転テーブル３Ａの外周縁
に設けられ原料層厚を調整するダムリング、１４は回転
テーブル３Ａをオーバフローした粉砕産物の環状空間通
路、１７は原料投入シュート、１８は環状空間通路内に
落下した粉砕産物を掻き寄せるスクレーパである。スク
レーパ１８で掻き寄せられた粉砕産物は図示しない排出
シュートを介して機外へ排出される。また、１７Ａは原
料投入シュート１７に接続する複数（本実施例では４
本）の分岐管、１７Ｂは分岐管１７Ａ内下面に設けた堰
板である。

【０００４】このような竪型粉砕機において、回転テー
ブルの中央部へ原料投入シュート１７および分岐管１７
Ａ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
を滑る時に回転テーブル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込まれて粉砕され
る。

【０００５】一方、回転テーブル３Ａの直下に配設され
た遊星減速機２は、頂部に突出した出力軸の回りに配設
された静圧軸受によって回転テーブルに伝達される全荷
重を支承し減速機のケーシングを経由して基礎へ伝える
とともに、中心の出力軸で回転テーブルを回転駆動する
ようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上に述べたように、従
来の竪型粉砕機１は、回転テーブル３Ａが回転テーブル
３Ａの直下に同芯状に配設された減速機２に静圧軸受を
介して積載され、回転テーブル３Ａや粉砕ローラ４の自
重ばかりでなく、油圧シリンダ９に付勢された粉砕力を
も常時減速機２が支承するばかりでなく、例えば高温ク
リンカ（常温８０℃〜１５０℃、最大２００℃）などの
高温度原料に粉砕熱が加わって回転テーブル３Ａは温度
上昇し、そのためお碗を伏せたような熱変形するため、
苛酷な使用状態の静圧軸受にさらに熱変形による偏心荷
重が加わって、寿命が短くなったりあるいは損傷したり
する問題があった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、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設し、回転テーブル
上に供給された原料を粉砕ローラに所定の圧力を与えて
回転テーブルと粉砕ローラ周面との間で粉砕する竪型粉
砕機において、該回転テーブルに負荷される自重ならび
に粉砕力などの鉛直荷重を支承する静圧軸受を該回転テ
ーブル外周部下端に配設するとともに、該回転テーブル
を回転駆動する減速機を該回転テーブル中心部下方に配
設し、かつ、該回転テーブルは粉砕ローラが載置される
平板部と該平板部の外周下方へ延在し前記静圧軸受に下
端が支承される外周円筒部と該平板部の中心部下方へ延
在し前記減速機の出力軸と下端が係合される内周円筒部
を有する形状とし、該回転テーブルの外周円筒部下端に
外側に向かって拡大する楔形状のスリットを形成する
か、あるいは該外周円筒部の下端にボルト結合を介して
接合されるドーナツ円板状のフランジシューに外側に向
かって拡大する楔形状のスリットを形成した。

【０００８】

【作用】本発明においては、回転テーブルに負荷される
鉛直荷重を支承する静圧軸受を回転テーブルの外周部下
端に配設し、回転テーブルの自重や回転テーブル外周で
粉砕テーブルによって押圧された粉砕力などの鉛直荷重
は外周円筒部をほぼ垂直に伝わって静圧軸受で支承さ
れ、一方回転力は減速機の出力軸に係合された内周円筒
部によって回転テーブルへ伝達される。したがって、回
転テーブルの鉛直荷重による変形が少なく、かつ、平板
部に与えられる高温原料や粉砕熱による熱伝達による内
周円筒部下端や外周円筒部下端の熱歪も従来構造の竪型
粉砕機などに採用される略平板状の回転テーブルに比べ
て極めて小さいので、静圧軸受や減速機に負荷変形なら
びに熱歪による悪影響が少なく、機器の損傷の低減と長
寿命化が図られる。また、回転テーブルが熱変形を受け
てお碗を伏せたような変形をしても、回転テーブル外周
部下端やこれに接合されるフランジシュー上面に設けた
楔形状のスリットがあるため、静圧軸受の摺動する上下
両面はともに水平に保持され鉛直荷重が軸受面全体で均
等に伝達されるから、軸受の損傷もなく長寿命が達成さ
れる。

【０００９】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図１〜図８は本発明の実施例に係り、
図１は竪型粉砕機の全体縦断面図、図２は竪型粉砕機の
要部縦断面図、図３は図２のＡ−Ａ視の平面図、図４は
図３のＢ−Ｂ視の縦断面図、図５は他の実施例を示す竪
型粉砕機の要部縦断面図、図６〜図８は回転テーブルの
熱歪解析状態図である。図１〜図４に示すように、本発
明の竪型粉砕機１においては、直立円筒状のケーシング
１５の内部にケーシング１５と同軸状に回転テーブル３
Ａが竪軸回りに回転自在に配設され、回転テーブル３Ａ
の外周直上には複数個（図１〜図３の実施例では４個）
の粉砕ローラ４が載置され、二重円筒で形成されるスタ
ンド４０の頂上に設置される軸受６Ａの回転軸６回りに
揺動自在なアーム５およびアーム７Ａ、７Ｂを介して油
圧シリンダ９により回転テーブル３Ａ上に押圧され従動
される。回転テーブル３Ａの形状は、図に示すように、
縦断面が上部の水平な平板部３Ｘと平板部３Ｘの外周下
方へ接続する略円筒形状の外周円筒部３Ｙと平板部３Ｘ
の中心部透孔の周りの下方へ接続する円筒形状の内周円
筒部３Ｚとが一体となった構造とされる。回転テーブル
３Ａの外周円筒部３Ｙの下端は、図４に示すように、外
側に向かって順次空隙の大きくなる楔形状のスリット５
０が設けられる。さらに回転テーブル３Ａの外周円筒部
３Ｙの下側にはドーナツ円板状のフランジシュー３Ｂが
固設されるとともに、スタンド４０の内側に配設された
柱脚３０の頂部に取り付けられた静圧軸受（スラストパ
ッド）３０ａ上に積載され、回転テーブル３Ａの回転中
フランジシュー３Ｂの下面と静圧軸受（スラストパッ
ド）３０ａの上面とは摺動しつつ、回転テーブル３Ａの
受ける鉛直荷重は静圧軸受（スラストパッド）３０ａお
よび柱脚３０へ伝達される。また、回転テーブル３Ａの
内周円筒部３Ｚの下側には頂部にフランジを有する円筒
状の回転筒３Ｃが回転テーブル３Ａと一体的に突設さ
れ、柱脚３０より斜め上方内側に延在する円周複数本の
ステー３０Ａによって支持された円筒状の固定リング３
０Ｂの中に固設された支持環３０ｂに嵌装され、回転筒
３Ｃと支持環３０ｂの間の摺動面には、静圧軸受（スラ
ストパッド）３０ａ上面と同様に潤滑給油される。これ
ら２つの摺動面を形成する静圧軸受（スラストパッド）
３０ａ上面と支持環３０ｂ内面の役割は、静圧軸受（ス
ラストパッド）３０ａ上面が主として鉛直荷重を支持す
るのに対して、支持環３０ｂ内面は回転テーブル３Ａに
負荷される偏心荷重により回転テーブル３Ａが傾斜した
り、あるいは水平移動するのを防止し、鉛直荷重を円周
均等化することである。なお、静圧軸受（スラストパッ
ド）３０ａはドーナツ円板状に形成してもよいが、通常
は各粉砕ローラ４の直下に局部的に配設するようにして
いる。スラストパッド３０ａは、静圧軸受とも呼ばれ、
材質はホワイトメタル（ＷＪ２）やりん青銅、鉛青銅、
カドミウム合金などを採用し得る。

【００１０】一方、回転テーブル３Ａの回転駆動は、回
転テーブル３Ａの中心直下に配設した減速機（本実施例
では遊星減速機）２の出力軸２ａの頂部外周に螺設した
平歯車と回転筒３Ｃの内周面に取り付けた内歯歯車との
噛合により実施され、減速機２には回転テーブル３Ａに
負荷される鉛直荷重が伝達されることはない。以上のよ
うに構成された本発明の竪型粉砕機１では、回転テーブ
ル３Ａは寸動電動機２Ａ、電動機２Ｂおよび遊星減速機
２を介して回転駆動され、原料は原料投入シュート１７
および分岐管１７Ａを経由して各粉砕ローラ４の直前に
落下され、回転テーブル３Ａと粉砕ローラ４との間で粉
砕され、回転テーブル３Ａをオーバフローして環状空間
通路１４へ落下し、スクレーパ１８によって掻き寄せら
れ図示しない原料排出口より機外へ排出される。なお、
分岐管１７Ａはクリンカなど摩耗性の強い原料に対する
摩耗防止のため、下半分に堰板１７Ｂを複数個配設して
原料を貯め、マテリアル・クッションを形成する。

【００１１】次に、回転テーブルの熱変形について述べ
る。本出願人は、高温原料、例えば、常用８０℃〜１５
０℃、最大２００℃のクリンカを粉砕する場合における
回転テーブルの熱変形について、実操業状態の負荷条件
と温度条件を考慮して有限要素法（ＮＡＳＴＲＡＮ）に
よる解析を試みた。回転テーブル３Ａについて、１０数
種類のタイプについて、それぞれ同じ境界条件を与えて
その熱変形状態を観察すると、形状によって熱変形に大
きな差異があることが判明した。ここでは、従来タイプ
のシンプルな平板状の回転テーブル３Ａ（ＴＹＰＥ
Ａ）と最も熱変形の少ない回転テーブル３Ａ（ＴＹＰＥ
Ｂ）および熱変形が中間程度の回転テーブル３Ａ（Ｔ
ＹＰＥ Ｃ）の解析結果を示す。図６〜図８は、各々Ｔ
ＹＰＥ Ａ、ＴＹＰＥ Ｂ、ＴＹＰＥ Ｃの回転テーブ
ル３Ａの解析結果を示したもので、その結果は、静圧軸
受（スラストパッド）３０ａ近傍の熱歪がＴＹＰＥ Ａ
では１１００μｍもあったものが、ＴＹＰＥ Ｂでは３
００μｍに激減した（ＴＹＰＥ Ｃでは約６００μ
ｍ）。以上の結果より判断すると、従来構造の平板状の
ＴＹＰＥ Ａでなく、平板部３Ｘにそれぞれ外周円筒部
３Ｙと内周円筒部３Ｚが接続し、ある程度の高さを保有
した形状の回転テーブル３Ａ（本発明）が熱影響を排除
する観点から望ましいことがわかった。また、ＴＹＰＥ
Ｂにおいては外周円筒部３Ｙの肉厚を剛性の許す範囲
でかなり薄くしても熱歪を小さく保つことができること
がわかったので、重量軽減によるコストダウンを図るこ
とができる。

【００１２】このように、本発明における竪型粉砕機１
においては、従来構造のように減速機２に鉛直荷重を与
えることなく、遊星減速機２とは別途に回転テーブル３
Ａの自重や油圧シリンダ９によって付与される粉砕力な
どの鉛直荷重を支持する機構としている。したがって、
遊星減速機２は回転駆動のための回転トルクの伝達だけ
の機能があればよく、それだけ小型化できるとともに、
粉砕仕事中の負荷変動に伴う振動現象の影響を受けるこ
とが少なく、振動トラブルによる損傷が軽減され長寿命
が達成される。

【００１３】以上のように構成された静圧軸受（スラス
トパッド）３０ａは、回転テーブル３Ａより負荷される
自重ならびに粉砕力（粉砕ローラ押圧力）などの鉛直荷
重を支承し、柱脚３０を通じて基礎に伝達するととも
に、高温原料の粉砕時や大きな粉砕熱を受けて回転テー
ブル３Ａが碗状変形しても、回転テーブル３Ａの外周部
下端に設けた楔形状のスリット５０がこの変形を吸収し
て熱変形に起因する片当りを防止し、静圧軸受を保護す
る。図５は、スリット５０を回転テーブル３Ａ外周部下
端でなく、これに接合されるフランジシュー３Ｂの上面
に設けた実施例であり、図４と同様に熱変形を吸収す
る。

【００１４】本発明においては、図４や図５に示すよう
に、回転テーブル３Ａの外周部下端やこれと接合される
フランジシュー３Ｂ上面に楔形状のスリット５０を設け
て静圧軸受（スラストパッド）３０ａへの熱変形の悪影
響を防止したが、このようなスリット５０を設けた場合
と設けない場合を実際に比較してみると、スリット５０
を設けない場合には回転テーブル３Ａの表面温度が１７
０℃になるとフランジシュー３Ｂの内周点Ｐに比べて外
周点Ｑの高低差は１３００μｍとなる。この時回転テー
ブル３Ａとフランジシュー３Ｂとの接合ボルトのサイズ
を、Ｍ４８よりＭ３６に細くすると高低差は１３００μ
ｍより１２００μｍに低下するが、逆に接合ボルトの応
力値は５．１ｋｇ／ｍｍ² から８．１ｋｇ／ｍｍ² に上
昇した。これに対して、図４や図５のようなスリット５
０を設けた場合には、内周点Ｐと外周点Ｑの高低差は３
００μｍへ激減した。また、接合ボルトをＭ３６として
も応力値は５．１ｋｇ／ｍｍ² であり低い値を保つこと
が分かった。以上のことから、スリット設置の有効性が
明らかとなった。なお、スリット５０の形状はスリット
範囲ｓ＝１９５ｍｍ（水平距離）に対してスリット最大
高さｈ＝０．６ｍｍとしたほんのわずかなもので十分で
ある。また、本発明は前述したように回転テーブルの形
状を熱変形の小さいものに形成したので、静圧軸受や減
速機の熱影響によるトラブルがさらに少なくなる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば減
速機の小型軽量化が実現され、設備費が低減されるとと
もに、粉砕中の異常振動に伴う減速機トラブルが回避さ
れ、メンテナンス性が向上する。また、回転テーブルの
熱変形が静圧軸受に及ばないように配慮されているの
で、静圧軸受が損傷されることなく長寿命を達成するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る竪型粉砕機の全体縦断面
図である。

【図２】本発明の実施例に係る竪型粉砕機の要部縦断面
図である。

【図３】図２のＡ−Ａ視の断面平面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ視の縦断面図である。

【図５】本発明の他の実施例に係る竪型粉砕機の要部縦
断面図である。

【図６】本発明の実施例に係る回転テーブルの熱歪解析
状態図である。

【図７】本発明の実施例に係る回転テーブルの熱歪解析
状態図である。

【図８】本発明の実施例に係る回転テーブルの熱歪解析
状態図である。

【図９】従来の竪型粉砕機の全体縦断面図である。

【符号の説明】

１ 竪型粉砕機 ２ 減速機（遊星減速機） ２Ａ 寸動電動機 ２Ｂ 電動機 ２ａ 出力軸 ３Ａ 回転テーブル ３Ｂ フランジシュー ３Ｃ 回転筒 ３Ｓ ダムリング ３Ｘ 平板部 ３Ｙ 外周円筒部 ３Ｚ 内周円筒部 ４ 粉砕ローラ ５ アーム ６ 軸（回転軸） ７ アーム ７Ａ アーム ７Ｂ アーム ９ 油圧シリンダ １４ 環状空間通路 １５ ケーシング １６ 排出口 １７ 原料投入シュート １７Ａ 分岐管 １７Ｂ 堰板 １８ スクレーパ １９ 排出シュート ３０ 柱脚 ３０Ａ ステー ３０Ｂ 固定リング ３０Ｐ 支持板 ３０ａ 静圧軸受（スラストパッド） ３０ｂ 支持環 ３１ ベースメタル ３２ 軸受メタル ３３ 潤滑給油口 ３４ 給油路 ４０ スタンド ５０ スリット Ｐ 内周点 Ｑ 外周点 ｓ スリット水平長さ ｈ スリット最大高さ

Claims (1)

【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設し、回転テーブル上に供給さ
   れた原料を粉砕ローラに所定の圧力を与えて回転テーブ
   ルと粉砕ローラ周面との間で粉砕する竪型粉砕機におい
   て、該回転テーブルに負荷される自重ならびに粉砕力な
   どの鉛直荷重を支承する静圧軸受を該回転テーブル外周
   部下端に配設するとともに、該回転テーブルを回転駆動
   する減速機を該回転テーブル中心部下方に配設し、か
   つ、該回転テーブルは粉砕ローラが載置される平板部と
   該平板部の外周下方へ延在し前記静圧軸受に下端が支承
   される外周円筒部と該平板部の中心部下方へ延在し前記
   減速機の出力軸と下端が係合される内周円筒部を有する
   形状とし、該回転テーブルの外周円筒部下端に外側に向
   かって拡大する楔形状のスリットを形成するか、あるい
   は該外周円筒部の下端にボルト結合を介して接合される
   ドーナツ円板状のフランジシューに外側に向かって拡大
   する楔形状のスリットを形成したことを特徴とする竪型
   粉砕機。