KR101227632B1

KR101227632B1 - 전자적으로 제어되는 저어널 로딩 시스템

Info

Publication number: KR101227632B1
Application number: KR1020117000693A
Authority: KR
Inventors: 월터 에이. 넬슨; 데이비드 씨. 와즈
Original assignee: 알스톰 테크놀러지 리미티드
Priority date: 2008-06-13
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2013-01-31
Also published as: CN102066005A; WO2009152069A1; ES2378944T3; US20090308961A1; AU2009257709B2; EP2296816B1; EP2296816A1; CA2726518A1; KR20110030558A; CN102066005B; TWI359047B; CA2726518C; US7690590B2; RU2011100834A; AR071993A1; JP5666434B2; AU2009257709A1; JP2011524251A; PL2296816T3; BRPI0915477A2

Abstract

본 발명은 분쇄 밀(10)의 저어널 조립체(19)에 제공되는 하중의 크기를 제어하고 조정하기 위한 전자적으로 제어되는 저어널 로딩 시스템(20)을 제공한다. 상기 저어널 로딩 시스템(20)은 서보 모터(44), 리졸버(134), 수직 기어 박스(42), 코일 스프링 조립체(40), 제어기(46) 및, 사용자 인터페이스(48)를 포함한다. 상기 저어널 로딩 시스템(20)은 이 저어널 조립체(19)에 제공되는 힘의 전자적인 제어 및 조정을 제공함으로써, 연마 롤(18)이 분쇄되는 재료 상에 부여하는 하중을 증가시키거나 또는 감소시킨다. 상기 서보 저어널 로딩 시스템(20)의 작동 모드에서, 원하는 하중 설정점은 사용자/작동자 인터페이스(48)를 거쳐서 선택된다. 서보 모터(44)는 코일식 스프링 조립체(40) 내의 프리로드 스터드(또는 서보 스크류)(50)를 적절한 방향으로 회전시킨다. 상기 프로드 스터드(50)가 회전할 때, 브론즈 너트(100) 및 부싱(94)은 스프링(86)을 압축하거나 또는 압축풀림하기 위하여 상기 스터드를 따라서 축방향으로 이동한다. 상기 프리로드 스터드(50)의 선형 운동과 상기 스프링(86)의 미리계산된 스프링력을 기초로 하여서, 상기 저어널 조립체(19)에 제공되는 하중이 상기 작동자 인터페이스(48) 상에 표시된다. 일단 상기 저어널 로딩 레빌이 성취된다면, 상기 스프링 조립체(40)가 상기 저어널 조립체(19)에 대하여 선택된 하중을 유지하기 때문에 상기 서보 모터(44)는 꺼질 수 있다.

Description

전자적으로 제어되는 저어널 로딩 시스템{ELECTRONICALLY CONTROLLED JOURNAL LOADING SYSTEM}

본 발명은 분쇄기(pulverizer)의 저어널 조립체(journal assembly)에 관한 것으로서, 특히 고체 연료와 같은 재료를 분쇄하기 위한 밀(mill)의 전자적으로 제어되는 저어널 로딩 시스템(journal loading system)에 관한 것이다.

분쇄기들은 노에서 고체 연료가 연소되도록 하기 위하여 상기 고체 연료의 입자 크기를 감소시키기 위한 것으로 널리 공지되어 있다. 분쇄기는 고체 연료를 특정 입자 크기로 감소시키기 위하여, 임팩트(impact), 마멸(attrition) 및 크러싱(crushing)의 몇몇 조합을 이용한다. 몇몇 형태의 분쇄기 밀들은 예를 들면 석탄과 같은 고체 연료를 노에서 연소하기에 적절한 입자 크기로 분쇄하기 위하여 사용될 수 있다. 이들 밀들은 볼-튜브 밀(ball-tube mill), 임팩트 밀(impact mill), 마멸 밀(attrition mill), 볼 레이스 밀(ball race mill) 및 링 롤 밀(ring roll mill)또는 보울 밀(bowl mill)을 포함할 수 있다. 그러나, 가장 일반적으로는, 공기 스트림에 따르는 분쇄된 연료의 이송, 건조 및 직접적인 연소를 허용하기 위하여 일체식 분류 장비(integral classification epuipment)를 갖는 보울 밀들이 고체 연료의 분쇄를 위하여 사용된다.

보울 밀들은 회전하는 보울에 의하여 지탱되는 연마 링(grinding ring)을 가진다. 고정된 위치의 롤러들은 상기 롤러들의 롤 면(roll face)이 상기 연마 링의 내부면에 대략 평행하게 있고 또한 그들 사이에 매우 작은 갭을 한정할 수 있도록 롤러 저어널 조립체들 상에 장착된다. 연마를 위한 압력은 상기 롤러의 롤 면과 상기 연마 링 사이에 걸리는 고체 연료를 크러쉬하기 위하여 상기 롤러 저어널 상에서 스프링들 또는 유압 실린더들을 통해 제공된다.

통상적으로, 공기 스트림은 분쇄기를 통한 고체 연료의 건조, 분류 및 이송을 위하여 사용된다. 사용되는 공기 스트림은 통상적으로 주 공기(primary air)로 언급되는 연소 공기부(a portion of combustion)이다. 상기 주 공기는 프리히터(preheater)를 통해 먼저 향하는 연소 공기이므로, 상기 연소 공기는 노의 배연 가스(flue gas)로부터 회수되는 에너지로 가열된다. 다음, 상기 주 공기부의 일부는 상기 분쇄기로 도관을 통해 흐르게 된다. 보울 밀에서, 주 공기는 보울 밀의 보울 바로 밑을 통해, 그리고 상기 분쇄된 고체 연료를 모으기 위하여 상기 롤러 저어널 조립체들 통과하여 위로 취출된다. 상기 고체 연료의 작은 입자들은 상기 주 공기에 동반되게 된다(entrain). 그 다음, 상기 고체 연료를 포함하는 공기 스트림은 분류기(classifier)를 통해 상기 분쇄기의 출구 내를 통과한다. 배출기(exhauster)를 통과한 이후에, 상기 분쇄된 연료는 저장될 수 있거나, 보다 통상적으로는, 직접적인 연소를 위하여 상기 공기 스트림에 의하여 노 내로 이송된다.

예를 들면, 1987년 11월 17일자로 허여되고 본 발명의 양수인에 양도된 제목이 "개장가능한 코일식 스프링 시스템(Retrofitable Coiled Spring System)" 인 미국 특허 제 4,706,900 호는 상기 롤러의 롤 면과 상기 연마 링 사이에 걸리는 고체 연료를 크러쉬하기 위하여 상기 롤러 저어널 상에 압력을 제공하는 코일식 스프링 조립체를 사용하는 보울 밀의 종래 기술의 형태를 기재하고 있다. 상기 미국 특허 제 4,706,900 호는 석탄 연소식(coal-fired) 스팀 발생기의 연료로 사용되는 석탄의 분쇄에 미치는 목적을 위하여 사용되는데 적합한 보울 밀의 작동 모드와 그 구성의 특징을 기재하고 있다.

상기 연마 롤들이 상술한 바와 같이 석탄에 미치는 연마력의 크기를 나타내는 상기 현존하는 저어널 로딩 시스템들은 스프링만의 저어널 로딩 시스템(spring only journal loading system) 또는 유압식 저어널 로딩 시스템으로 구성된다. 기계적인 스프링 저어널 로딩 시스템중의 하나의 장치는 예를 들면 미국 특허 제 4,706,900 호에 도시되어 있는 것을 알 수 있다. 상기 스프링만의 저어널 로딩 시스템은 수동으로 조정되어 상기 저어널에 제공되는 스프링력(spring force)을 변화시키는 일체화된 나사축(integral threaded shaft)을 갖는 스프링으로 구성된다. 상기 스프링력은 상기 연마 롤이 분쇄되는 재료 상에 부여하는 하중(load)을 교대로 증가시키거나 또는 감소시킨다. 또한, 유압식 저어널 로딩 시스템의 하나의 장치는 예를 들면 미국 특허 제 4,372,496 호에 도시되어 있다는 것을 알 수 있다. 상기 유압식 저어널 로딩 시스템은 유압식 시스템을 합체하는데, 상기 유압식 시스템은 재료를 분쇄하는 연마 롤 상의 하중을 교대로 증가시키거나 또는 감소시키는 상기 저어널에 제공되는 힘을 변화시키기 위하여 조정될 수 있다. 상기 저어널 상의 하중을 스프링만을 사용하여 조정하는 방법은 상기 밀이 작동하는 동안에 저어널에 제공되는 힘을 자동적으로 조정하기 위한 수단을 제공하지 않는다. 또한, 상기 유압식 저어널 로딩 시스템은 유압식 시스템을 작동하기 위하여 상기 밀의 외부에 큰 풋트프린트(a large footprint)를 요구하고, 또한 상기 유압식 시스템을 작동하기 위하여 광범위한 유지 보수(extensive maintenance) 및 전문적인 기술(expertise)이 필요하다.

미국 특허 제 4,706,900 호 미국 특허 제 4,372,496 호

따라서, 분쇄 밀의 저어널 조립체에 제공되는 하중의 크기(amplitude)를 제어하고 조정하기 위한 장치 및 방법이 필요하다. 특히, 저어널 로딩 시스템은 상기 유압식 저어널 로딩 시스템 및 스프링만의 저어널 로딩 시스템의 단점들을 극복하는 전자적으로 제어되거나 조정될 수 있는 것이 요구된다.

본원에 기재된 특징들에 따라서 재료를 분쇄하기 위한 밀이 제공된다. 상기 밀은 축 상에 회전가능하게 장착된 연마 테이블과, 저어널 조립체를 거쳐서 회전가능한 연마 롤을 포함한다. 상기 저어널 조립체는 피봇가능하게(pivotable) 지지되고, 상기 연마 롤을 연마 테이블 상에 배치된 재료와 맞닿도록 그리고 맞닿음이 해제되도록 이동시킨다. 상기 저어널 조립체와 협력하는 저어널 로딩 시스템은 상기 연마 롤에 스프링력을 제공한다. 상기 저어널 로딩 시스템은 그것에 스프링력을 제공하는 저어널 조립체와 소통하는 제 1 단부를 갖는 스프링을 포함한다. 상기 스프링과 소통하는 프리로드 스터드(preload stud)는 이 프리로드 스터드의 회전에 따라서 상기 스프링의 스프링력을 변화시킨다. 상기 프리로드 로드와 소통하는 모터는 원하는 스프링력을 나타내는 제어 신호에 따라서 프리로드 스터드를 회전시킨다.

본원에 기재된 다른 특징들에 따라서, 분쇄 밀용의 저어널 로딩 시스템이 제공된다. 상기 저어널 로딩 시스템은 그것에 스프링력을 제공하는 저어널 조립체와 소통하는 제 1 단부를 갖는 스프링을 포함한다. 상기 스프링과 소통하는 프리로드 스터드는 이 프리로드 스터드의 회전에 따라서 상기 스프링의 스프링력을 변화시킨다. 프리로드 스터드와 소통하는 모터는 원하는 스프링력을 나타내는 제어 신호에 따라서 상기 프리로드 스터드를 회전시킨다.

본원에 기재된 또 다른 특징들에 따라서 연마 테이블과 맞닿도록 그리고 맞닿음이 해제되도록 저어널 조립체를 거쳐서 연마 롤을 이동시키기 위하여 저어널 로딩 시스템을 통해 스프링력을 제공하는 것을 포함하는 재료 분쇄 방법이 제공된다. 상기 방법은 스프링력을 제공하는 스프링을 결합하기 위하여 상기 저어널 로딩 시스템의 프리로드 스터드를 회전시키는 것을 포함하고, 여기에서 모터는 원하는 스프링력을 나타내는 제어 신호에 따라서 프리로드 스터드를 회전시킨다.

본 발명의 장치 및 방법에 의해서, 분쇄 밀의 저어널 조립체에 제공되는 하중의 크기를 제어하고 조정할 수 있게 된다.

다음, 도면들을 참조하면, 상기 도면들을 전형적인 실시예들이며, 여기에서 유사한 요소들은 유사한 도면부호로 표시된다.
도 1은 본 발명에 따라서 구성된 전자적으로 제어되는 저어널 로딩 시스템을 구비하는 분쇄기 보울 밀을 부분적인 단면으로 도시하는 측면도.
도 2는 본 발명에 따라서 구성된 도 1의 분쇄기 보울 밀의 전자적으로 제어되는 저어널 로딩 시스템의 확대 단면도를 부가적으로 도시하는 전자적으로 제어되는 저어널 로딩 시스템의 개략적인 도면.

다음, 도면들, 특히 도 1를 참조하면, 본 발명에 따른 분쇄 보울 밀(pulverizing bowl mill)(10)이 도시된다. 상기 분쇄 보울 밀들의 구성 및 그 작동 모드의 특징은 당업자에게 잘 공지되어 있고, 따라서 도면 중의 도 1에 도시된 분쇄 보울 밀(10)의 상세한 설명을 본원에서 기재할 필요는 없다. 또한, 본 발명에 따라서 구성된 전자적으로 제어되는 저어널 로딩 시스템을 구비하는 분쇄 보울 밀(10)을 이해하는 목적을 위해서는, 상기 전자적으로 제어되는 저어널 로딩 시스템이 협력하는 상기 분쇄 보울 밀(10)의 구성품들의 구성과 작동 모드의 특징을 단지 설명하는 것으로 충분하다. 본원에 상세하게 기재되지 않은 상기 분쇄 보울 밀(10)의 구성품들의 구성과 작동 모드의 특징에 대한 보다 상세한 설명은 종래 기술에 기재되어 있는데, 예를 들면 1969년 9월 9일자로 제이. 에프. 다렌버그(J.F.Dalenberg) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,465,971 호, 및/또는 1977년 1월 11일자로 씨. 제이. 스칼카(C.J.Skalka)에게 허여된 미국 특허 제 4,002,299 호에 기재되어 있다.

다시 도 1를 참조하면, 상기 분쇄 보울 밀(10)은 실질적으로 폐쇄된 분리체(separator body)(12)를 포함한다. 연마 테이블(14)은 축(16) 상에 장착되는데, 상기 축은 이것이 적절하게 따라서 구동될 수 있도록 적절한 구동 메카니즘(도시하지 않음)에 교대로 작동가능하게 연결된다. 도면 중의 도 1에 도시된 방법으로 상기 분리체(12) 내에 정렬되는 상술한 구성품들을 갖는 상기 연마 테이블(14)은 시계방향으로 구동되도록 설계된다.

종래의 관행(practice)에 따라서, 그 수가 양호하게는 3개인 다수의 연마 롤들(18)은 상기 분리체(12)의 원주 주위에서 동일 거리로 서로 이격되도록 상기 분리체(12)의 내부에 적절하게 지지된다. 도면에서 도시의 명확함의 목적으로, 단지 하나의 연마 롤(18)이 도 1에 도시된다. 상기 연마 롤들(18) 각각은 그것에 대하여 회전하기 위하여 저어널 조립체(19)의 적절한 축(도시하지 않음) 상에 지지된다. 상기 연마 롤들(18)은 도 1을 참조로 하여서 볼 때, 상기 연마 테이블(14)의 상부면에 대한 운동 방법으로 각각 적절하게 지지된다. 이 목적을 위하여, 상기 연마 롤들(18)의 각각은 상기 저어널 조립체(19)를 거쳐서 그것과 협력되게 연관되는 전자적으로 제어되는 저어널 로딩 시스템(20)을 가진다. 상기 저어널 로딩 시스템(20)의 각각은 상기 고체 연료의 바람직한 목적을 위하여 상기 연마 테이블(14) 상에 배치된 고체 연료 상에 필요한 정도의 힘을 부여하도록 상기 대응하는 연마 롤(18) 상에 기계적인 스프링 로딩을 이루기 위하여 작동가능하다.

상기 보울 밀(10)에서 분쇄되는 고체 연료 재료, 예를 들면, 석탄은 벨트 피더(belt feeder)(도시하지 않음)와 같은 어떤 적절한 종래 형태의 공급 수단을 사용하여서 상기 보울 밀로 공급된다. 상기 벨트 피더(도시하지 않음)로부터 자유롭게 떨어질 때, 상기 석탄은 일반적으로 도면부호 22로 지시된 석탄 공급 수단으로부터 상기 보울 밀(10)로 들어간다. 상기 석탄 공급 수단(22)은 상기 분리체(12)의 외향으로 연장되고 또한 양호하게는 펀넬형 부재(funnel-like member)에서 종결되는 그 일단부를 갖는 적절한 크기의 덕트(24)를 포함한다. 상기 펀넬형 부재(도시하지 않음)는 상기 벨트 피더(도시하지 않음)를 떠나는 석탄 입자를 모으고 또한 상기 석탄 입자들을 상기 덕트(24) 내로 안내하기 위한 형상으로 형성된다. 상기 석탄 공급 수단(22)의 덕트(24)의 다른 단부(26)는 상기 연마 테이블(14)의 표면 상으로 상기 석탄을 배출하기 위하여 작동가능하다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 덕트 단부(26)는 이 덕트 단부(26)가 축(16)과 동축으로 정렬될 수 있도록 상기 분리체(12) 내에 지지되고, 또한 분류기(classifier)(30)에 제공되는 출구(28)에 대하여 이격되게 위치되며, 상기 분류기를 통해 석탄은 연마 테이블(14)의 표면 상으로 공급되는 동안 흐른다.

공기와 같은 가스는 상기 분쇄 보울 밀(10)로부터 방출하기 위하여 연마 테이블(14)로부터 상기 분리체(12)의 내부를 통해 보다 미세하게 분쇄된 석탄을 운반하기 위하여 사용된다. 공기는 상기 목적을 위하여 그 내부에 제공되는 적절한 개구(도시하지 않음)를 통해 상기 분리체(12)로 들어간다. 공기는 분리체(12)에서 상술한 개구(도시하지 않음)로부터 다수의 환형 공간들(32)로 흐른다. 상기 다수의 환형 공간들(32)은 상기 연마 테이블(14)의 원주와 상기 분리체(12)의 내부벽 표면 사이에 형성된다. 상기 환형 공간들(32)로부터 나올 때 상기 공기는 적절하게 위치된 편향기 수단(deflector means)(도시하지 않음)에 의하여 상기 연마 테이블(14)에 걸쳐서 편향된다(deflected). 도 1의 보울 밀(10)에서 상기 목적에 적합한 편향기 수단(도시하지 않음)중의 하나의 형태는 티. 브이. 마리스제위스키, 주니어(T.V.Maliszewski, Jr.)에게 1980년 11월 18일자로 허여되고 본 출원과 동일한 양수인에게 허여된 미국 특허 제 4,234,132 호의 주제를 포함한다.

공기가 상술한 바와 같은 경로를 따라서 흐르게 되는 동안에, 상기 연마 테이블(14)의 표면 상에 배치된 석탄은 상기 연마 롤들(18)에 의하여 분쇄된다. 상기 석탄이 분쇄될 때, 입자들은 상기 연마 테이블(14)의 중심으로부터 떨어져서 원심력에 의하여 외향으로 떨어져 나간다(are thrown). 상기 연마 테이블(14)의 주변 원주 영역에 도달할 때, 상기 석탄 입자들은 상기 환형 공간들(32)로부터 나오는 공기에 의하여 픽업되고(picked up), 그것을 따라서 운반된다. 그 다음, 상기 공기와 석탄 입자들의 조합된 흐름은 상기 편향기 수단(도시하지 않음)에 의하여 포획된다. 상기 편향기 수단은 상기 공기 및 석탄 입자들의 조합된 흐름이 상기 연마 테이블(14) 상에서 편향되도록 한다. 공기 스트림과 석탄 입자들의 조합된 스트림의 흐름 경로에서 방향 변경이 상기 연마 테이블(14) 상에서 편향되도록 하는 도중에, 가장 무거운 석탄 입자들은 이들이 보다 큰 관성(inertia)을 가지기 때문에 공기 스트림으로부터 분리되어서 상기 연마 테이블(14) 상에 다시 떨어지게 됨으로써, 이들은 부가의 분쇄를 겪게된다. 반대로, 보다 가벼운 석탄 입자들은 보다 낮은 관성을 가지기 때문에 공기 스트림을 따라서 계속하여 운반된다.

상술된 편향기 수단(도시하지 않음)의 영향으로부터 벗어난 이후에, 공기 스트림과 잔존하는 석탄 입자들의 조합은 상기 분류기(30)로 흐른다. 종래의 프랙티스에 따르고 또한 당업자에게 잘 공지된 상기 분류기(30)는 상기 공기 스트림에 남아 있는 석탄 입자들을 분류한다. 즉, 원하는 입자 크기인 분쇄된 석탄의 입자들은 상기 분류기(30)를 통과하여서 상기 공기와 함께 상기 보울 밀(10)로부터 출구들(34)을 통해 방출된다. 그러나, 원하는 것보다 더 큰 크기를 갖는 석탄 입자들은 상기 연마 테이블(14)의 표면으로 복귀되어서, 이들은 부가의 분쇄를 겪게된다. 그 다음, 이들 석탄 입자들은 상술한 프로세스를 반복하여 겪게 된다. 즉, 이들 입자들은 상기 연마 테이블(14)의 반경방향 외향으로 떨어져 나가고, 상기 환형 공간들(32)로부터 나오는 공기에 의하여 픽업되며, 상기 공기와 함께 상기 편향기 수단(도시하지 않음)으로 운반되고, 상기 편향기 수단(도시하지 않음)에 의하여 상기 연마 테이블(14)로 다시 편향되며, 보다 무거운 입자들은 상기 연마 테이블(14)로 다시 떨어지고, 보다 가벼운 입자들은 상기 분류기(30)를 따라서 운반되며, 보다 적절한 크기인 이들 입자들은 상기 분류기(30)를 통과하여서 상기 보울 밀(10)로부터 상기 출구(34)를 통해 배출된다.

상기 석탄 분쇄를 원하는 정도로 실행하기 위하여 상기 연마 롤들(18)에 의하여 발생되어야만 하는 힘의 크기는 다수의 요소들에 따라서 변하게 된다. 다시 말하면, 상기 연마 롤들(18)이 석탄의 원하는 분쇄를 성취하기 위하여 발생해야만 하는 힘의 크기는 주로 연마 테이블(14) 상에 존재하는 석탄의 양, 예를 들면, 깊이의 함수이다. 즉, 상기 연마 테이블(14) 상에 배치된 석탄의 양은 상기 보울 밀(10)이 분쇄된 석탄을 발생하기 위하여 작동되는 출력비의 함수이다.

상기 연마 롤들(18)이 연마 테이블(14) 상의 석탄에 제공하는 연마력의 크기는 연마 롤들(18)이 상기 테이블(14) 상의 석탄과 맞닿도록 편향되는 힘 크기의 함수이다. 상기 연마 롤(18)은 연마 테이블(14) 상에 배치된 석탄과 맞닿도록(into engagement) 그리고 맞닿음이 해제되도록(out of engagement) 피봇 핀(36)에 대하여 피봇가능할 수 있도록 지지된다. 도 1에서는 단지 하나의 연마 롤(18)이 도시되고, 그 설명이 단지 하나의 연마 롤(18)에 관한 것일지라도, 상기 보울 밀(10)은 통상적으로 다수의 연마 롤들(18), 예를 들면, 3개의 연마 롤들을 구비하고, 상기 설명은 다수의 연마 롤들(18)의 각각에 동일하게 적용가능하다.

상기 연마 롤(18)은 연마 테이블(14) 상의 석탄과 맞닿도록 그리고 맞닿음이 해제되도록 스프링력에 의하여 편향되도록 설계된다. 특히, 상기 연마 롤(18)에 제공되는 스프링력은 전자적으로 제어되는 저어널 로딩 시스템(20)에 의하여 제공된다. 즉, 본 발명의 가장 양호한 실시예 모드에 따라서, 상기 보울 밀(10)이 구비하는 3개의 연마 롤들(18)의 각각은 신규의 향상된 전자적으로 제어되는 저어널 로딩 시스템(20)을 그들과 함께 협력적으로 연관된다. 그러나, 3개의 전자적으로 제어되는 저어널 로딩 시스템들(20) 각각이 구성과 작동 모드에서 각각 동일하기 때문에, 도면의 도시의 명확함을 유지하는 목적은 물론 이해를 충분하게 하기 위한 목적으로 도 1에서는 상기 3개의 저어널 로딩 시스템(20) 중의 단지 하나만을 도시한다.

본 발명에 따른 저어널 로딩 시스템(20)은 분쇄 밀(10)의 저어널 조립체(19)에 제공되는 하중의 크기를 제어하고 조정한다. 상기 저어널 로딩 시스템(20)은 코일식 스프링 조립체(40), 기어 박스(42), 모터(44), 제어기(46) 및, 사용자 인터페이스(user interface)(48)로 구성된다. 상기 저어널 로딩 시스템(20)은 상기 저어널 조립체(19)에 제공되는 힘을 전자적으로 제어하고 조정하는 것을 제공함으로써, 상기 연마 롤(18)이 분쇄되는 재료 상에 부여하는 하중을 증가시키거나 감소시킨다.

상기 코일식 스프링 조립체(40)는 이 코일식 스프링 조립체의 실질적으로 전체 길이로 연장하도록 형성된 나사 스프링 프리로드 스터드(threaded spring prelaod stud)(50)를 포함한다. 상기 프리로드 스터드(50)는 관형 하우징(52) 내에 배치된다. 상기 프리로드 스터드(50)의 외부 단부(54)는 도 2에 도시된 방법으로 상기 코일식 스프링 조립체(40)의 하우징(52) 내에 위치되고, 상기 프리로드 스터드의 외부 단부(54)는 상기 하우징으로부터 외향으로 돌출함으로써, 도시된 수직 기어박스와 같은 기어 박스를 결합한다.

도 1 및 도 2에 가장 잘 도시된 바와 같이, 상기 하우징(52)은 상기 밀(10)의 벽(12)에 상기 스프링 조립체를 장착하기 위하여 상기 스프링 조립체(40)의 단부들의 중간에 배치된 환형 플랜지(56)를 포함한다. 상기 환형 플랜지는 다수의 나사 스터드들(58)에 의하여 상기 밀의 벽(mill wall)(12)에 조정가능하게 부착되고, 여기에서 그 일단부는 상기 밀의 벽을 결합하고 다른 단부는 그곳에 배치된 하우징 관통 구멍들의 플랜지(56)를 결합한다. 상기 플랜지(56)는 한 쌍의 나사 체결기들(fasteners)(60)에 의하여 상기 나사 스터드에 고착된다.

브론즈 가이드 부싱(bronze gudie bushing)과 같은 스프링 프리로드 스터드(50)의 내부 단부(62)는 저어널 아암(19)을 접촉하기 위하여 결합 시트(64) 내에 배치된다. 도시된 바와 같이, 상기 프리로드 스터드(50)는 결합 시트(64)의 내부 단부(66)에 배치된 보어(71) 내로 연장된다. 상기 결합 시트는 상기 하우징에 부착된 단부 캡(72)에 의하여 상기 하우징(52)에 슬라이딩 가능하게 고착되고, 따라서 상기 결합 시트(64)는 상기 단부캡으로부터 그리고 그것을 통해 선택가능한 거리로 돌출한다. 상기 결합 시트(64)의 외부 단부(76)는 평탄한 결합 표면(74)을 갖는 일반적으로 원통형이다. 반경 방향 플랜지(80)는 내부 단부로부터 소정 거리로 리세스된 결합 시트의 내부 단부(66) 주위에서 원주방향으로 연장한다. 상기 플랜지(80)의 내부면(82)은 상기 코일 스프링(86)의 일단부를 위한 스프링 시트를 제공하는 반면에, 상기 플랜지의 외부면(88)은 쿠션 버퍼(cushioned buffer)(90)의 일단부를 위한 시트를 제공한다. 상기 하우징의 단부 캡(72)은 상기 쿠션 버퍼(90)의 다른 단부의 다른 시트를 제공한다. 상기 코일 스프링(86)은 상기 저어널 조립체(19)와, 연마 및 상기 연마 테이블(14) 상에 배치되는 재료의 베드와 접촉하는 롤(18)을 가압하기 위한 결합 시트에 필요한 스프링력을 제공한다.

상기 코일 스프링(86)의 다른 단부는 상기 프리로드 스터드(50) 상에서 슬라이드 가능하게 배치되는 일반적으로 L자형의 환형 시트(92)를 결합한다. 상기 환형 시트는 환형 부싱(94)에 의하여 이동가능하게 지지된다. 상기 부싱(94)의 외부면(96)은 상기 하우징(52)의 내부면(92)에 슬라이드가능하게 결합한다. 상기 환형 부싱(94)의 축방향 운동과, 그에 따른 상기 코일 스프링(86)의 압축 및 압축풀림(decompression)은 상기 나사 스터드(50)를 나사 결합하는 너트(100)에 의하여 제공된다. 상기 너트는 상기 부싱(94) 내에 부분적으로 배치되고, 상기 내부 환형벽(102)에서 상기 부싱에 결합한다. 이후에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 상기 프리로드 스터드(50)가 회전할 때, 상기 너트(100)는 상기 결합 시트(64)에 원하는 압축력을 제공하기 위하여 상기 코일 스프링(86)을 압축하거나 압축풀림을 하도록 상기 스터드를 따라서 축방향으로 이동한다. 하나의 전형적인 실시예에서, 상기 너트(100)는 브론즈와 같은 금속 재료로 형성된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 부싱(94)의 부분(104)은 상기 하우징(52)에 개구 또는 슬롯(106)을 통해 반경방향으로 연장한다. 상기 부싱(94)의 연장부(104) 상에 접촉 플레이트(108)(contact plate)가 배치된다. 상기 접촉 플레이트(108)는 상기 하우징(52)의 상기 개구(106)위에서 하우징(52)에 장착되는 한 쌍의 접촉 스위치들(110,112)에 접촉하기 위하여 위치된다. 상기 플레이트(108)는 상기 부싱(94) 및 너트(100)의 이동과 관련하여서 상기 개구(106)를 따라서 측방향으로 병진운동하고(translate), 상기 플레이트는 상기 접촉 스위치들(110,112) 중의 하나와 접촉하게 된다. 외부 스위치(110)는 상기 부싱의 최소 또는 초기 위치를 나타내는 전기적인 신호를 제공하고, 내부 스위치(112)는 상기 부싱(94)의 최대 또는 단부 위치를 나타내는 신호를 제공한다.

상기 프리로드 스터드(50)의 외부 단부(54)는 스러스트 베어링(116) 및 테이퍼 롤러 베어링(taper roller bearing)(118)을 포함하는 베어링 조립체(114)에 의하여 상기 하우징(52) 내에 지지된다. 상기 베어링 조립체(114)는 상기 프리로드 스터드의 고정된 지지체에서 베어링들을 유지하기 위하여 환형의 외부 베어링 지지체(120)와 환형의 내부 베어링 지지체(122)를 포함한다. 상기 외부 베어링 지지체(120)는 상기 프리로드 스터드(50) 상의 소정의 위치에 상기 베어링 조립체(114)를 위치시키기 위하여 상기 하우징(52)의 플랜지 단부(flanged end)(126)를 결합하는 플랜지 단부(124)를 포함한다.

본 기술 분야에서 통상적으로 공지된 상기 수직 기어박스(42)는 상기 코일식 스프링 조립체(40)로부터 연장하는 프리로드 스터드(50)의 외부 단부(54)에 결합한다. 상기 기어박스의 수직축(128)은 회전하고, 따라서 상기 축의 회전은 상기 프리로드 스터드(50)의 회전으로 병진운동된다. 제어기 또는 프로세서(46)로부터의 제어 신호(130)에 따라서, 브러시가 없는(brushless) 서보 모터와 같은 모터(44)는 상기 프리로드 스터드(50)를 회전시키기 위하여 선택된 시간 주기 동안에 작동하거나 선택된 횟수만큼 회전하고, 따라서 결합 시트(64) 상에서 원하는 스프링력을 제공하기 위하여 코일 스프링(86)을 압축하거나 또는 압축 풀림하기 위하여 상기 너트(100)와 부싱(94)을 병진운동시키고, 이것은 롤(18)의 원하는 힘을 상기 연마 테이블(14) 상에 제공한다. 상기 서보모터(44)는 센서(134)가 모터의 구동축의 반경방향 위치를 나타내는 신호를 제공하는 폐쇄 루프 형상(closed loop configuration)으로 작동될 수 있다. 이러한 센서(134)는 리졸버(resolver)를 포함하고, 따라서 상기 리졸버는 상기 서보모터(44)의 구동축 또는 로터의 회전 위치를 측정한다.

상기 제어기(46)는 상기 결합 시트(64)에 의하여 저어널 헤드(70)에 제공되는 코일 스프링의 원하는 압축 또는 원하는 압축력을 나타내는 사용자 입력 신호(132)에 따라서 상기 코일 스프링 조립체(40)의 코일 스프링(86)을 압축하거나 압출 풀림하도록 상기 서보모터(44)에 제어 신호(130)를 제공한다. 상기 리졸버(134)는 상기 프리로드 스터드(50)를 따라서 너트(100) 및 부싱(94)의 위치를 나타내는 신호(136)를 제공한다. 압축 특성들과 크기들과 같은 코일 스프링의 특성을 알게 됨으로써, 상기 결합 시트(64)에 의하여 상기 저어널 헤드(70)에 제공되는 압축력이 결정될 수 있다. 상기 위치 및/또는 압축력은 제어기(46)에 의하여 제공되는 신호(142)에 따라서 상기 사용자 인터페이스(48) 상에 배치되거나 또는 그것과 관련된 수치 디스플레이(numerical display)(138) 또는 디스플레이 모니터(140)에 의하여 사용자에게 표시될 수 있다. 상기 표시된 값에 따라서, 사용자는 상기 코일 스프링(86)의 압축을 증가시키거나 또는 감소시키기 위하여 제어 신호(132)를 제공하도록 스위치(도시하지 않음)를 작동시킬 수 있다. 일단 상기 코일 스프링(86)의 압축이 설정되면, 상기 너트(100)의 위치는 변화할 때까지 사용자에 의하여 설정된 위치에 남아 있게 된다. 따라서, 상기 서보 저어널 로딩 시스템(20)은 상기 저어널 조립체(19)의 로딩을 변화하기 위하여 일렉트로닉 휴먼 푸시 버튼(electronic human push button) 인터페이스를 합체시킴으로써 스프링력의 수동적인 조정(hand adjustment)을 제거한다. 대안적으로, 사용자는 키보드 및 스위치들과 같은 상기 사용자 인터페이스(48)를 거쳐서 원하는 저어널 로딩 셋팅을 입력할 수 있고, 따라서 상기 제어기는 압축력을 조정하기 위한 제어 신호(132)를 제공한다.

높은 비의 기어박스(42)와 디지털 리드아웃(digital readout)(138)과 함께 리졸버(134)를 갖는 브러시가 없는 서보모터(44)를 사용함으로써, 상기 저어널 조립체(19)에 제공되는 힘은 상기 밀(10)이 작동하는 동안에 분쇄 요구들에 맞추어서 점진적으로(incrementally) 조정될 수 있다. 또한, 상기 서보 저어널 로딩 제어기(46)와 사용자 인터페이스(48)는 사용자가 작동자 인터페이스(48)를 통해 선택되고 입력될 수 있는 미리 규정된(predefined) 저어널 로딩 레벨들을 설정할 수 있도록 허용한다. 이러한 새로운 서보 로딩 시스템(20)은 유압의 사용을 제거하고, 또한 상기 저어널 조립체(19)와 스프링 조립체(86)에 의하여 제공되는 힘과 무관한 서보 스크류(86) 및 기어 박스로 인하여 상기 기어 박스(42)와 서보 모터(44)의 마모 및 파손을 감소시킨다. 유압식 저어널 로딩 시스템과 비교할 때, 상기 서보 저어널 로딩 시스템(20)은 보다 가격이 싸고, 유지 보수가 덜 요구되며, 상기 작동자 인터페이스(48)를 통해 선택가능한 미리 규정된 하중 셋팅들을 제공한다.

분리된 제어기(46)와 사용자 인터페이스(48)가 분리된 구성품들로 도시되지만, 본 발명은 이들 구성품들이 컴퓨터 또는 플랜트의 디지털 제어 시스템(plant's digital control system)(DCS)과 같은 단일 구성품들로 결합될 수 있다는 것을 안출한다. 또한, 리졸버가 상기 프리로드 스터드(50)를 따라서 너트(100) 및 부싱(94)의 위치를 나타내는 피드백 신호를 제공하기 위하여 기재되지만, 엔코더(encoder) 또는 변위 변환기(displacement transducer)와 같은 피드백 위치를 제공할 수 있는 어떠한 장치도 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

이전에 기재된 바와 같이, 상기 접촉 스위치들(110,112)은 상기 너트(100) 및 부싱(94) 각각의 최소 및 최대 위치를 나타내는 각각의 위치 신호들(144,146)을 제공한다. 접촉 스위치(110,112)의 작동에 따라서, 상기 제어기(46)는 상기 너트 및 부싱들이 제어 스위치들에 의하여 규정된 이동 한계들을 넘어서 병진운동할 수 없도록 상기 너트와 부싱의 이동을 제한할 것이다.

다음은, 상기 밀(10)의 작동 내용에서 본 발명의 주제를 이루는 전자적으로 제어되는 서보 저어널 로드 시스템(20)의 작동 모드에 대하여 설명한다. 상기 서보 저어널 로딩 시스템(20)의 작동 모드에서, 미리 규정되거나 또는 원하는 하중 설정점은 상기 사용자/작동자 인터페이스(48)를 통해 선택된다. 대안적으로, 상기 저어널 로딩은 코일 스프링(86)의 압축을 대응되게 증가시키거나 감소시키기 위하여 제어 신호를 발생하는 버튼 또는 스위치를 누름으로써 증가되거나 또는 감소될 수 있다. 상기 서보 모터(44)는 높은 비의 기어 박스를 통해 상기 코일식 스프링 조립체(40) 내의 프리로드 스터드(또는 서보 스크류)(50)를 적절한 방향으로 회전시킨다. 상기 프리로드 스터드(50)가 회전할 때, 브론즈 너트(100) 및 부싱(94)은 스프링(86)을 압축시키거나 압축풀림하기 위하여 상기 스터드를 따라서 축방향으로 이동한다. 상기 프리로드 스터드(50)의 선형 운동과 스프링(86)의 미리 계산된 스프링력을 기초로 하여, 상기 저어널 조립체(19)에 제공되는 하중은 상기 작동자 인터페이스(48) 상에 표시된다. 일단 상기 저어널 로딩 레벨이 성취되면, 상기 스프링 조립체(40)가 상기 선택된 로딩을 저어널 조립체(19)에서 유지하기 때문에 상기 서보 모터(44)는 꺼질 수 있다.

본 발명은 수직 연마 링 및 연마 롤들을 갖는 어떠한 형태의 진자형(pendulum type) 밀들에 적용가능한데, 이것은 Raymond? 롤러 밀과, 유사한 디자인들을 갖는 다른 제조업자들의 밀들을 포함한다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명은 롤 압력을 설정하기 위하여 유압 또는 스프링들이 요구되는 어떠한 형태의 테이블 밀에도 적용가능하다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명은 석회석(limestone), 점토(clay), 석고(gypsum) 및, 포스페이트(phosphate) 등과 같은 매우 다양한 재료들을 연마하기 위하여 사용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.

또한, 본 발명은 상기 밀(10)의 저어널 로딩 시스템(20) 각각의 스프링 편향이 모니터될 수 있으며, 그 다음 상기 밀(10)에서 각 저어널 로딩 시스템의 스프링 편향이 연마력들을 실질적으로 동일하게 유지하고 또한 균형을 맞추기 위하여 대략 동일하게 됨으로써 메인 밀의 축의 굽힘 모멘트를 감소시킬 수 있도록 상기 스프링의 프리로드를 전자적으로 선택적으로 조정될 수 있다는 것을 안출한다. 상기 진동 모니터에 따라서, 상기 저어널 로딩 시스템(20)은 부정적인 진동들(destructive vibrations)을 감소시키기 위하여 상기 연마력들을 감소시키고 또한 균형을 맞추기 위하여 전자적으로 제어된다.

본 발명이 다양한 전형적인 실시예들을 참조로 하여서 설명되었지만, 당업자들은 다양한 변경들이 이루어질 수 있으며 본 발명의 범위로 벗어나지 않고 등가물들이 그 요소들에 대체될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 또한, 본 발명의 기본적인 범위를 벗어나지 않고 본 발명의 교시에 대하여 특정 상황 또는 재료를 채택하기 위하여 많은 변경들이 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명을 실행하기 위하여 안출된 가장 양호한 형태로서 기재된 특정 실시예에 본 발명을 제한하려는 의도는 아니며, 본 발명은 첨부된 청구범위들의 범위 내에 있는 모든 실시예들을 포함할 것이다.

10: 분쇄 보울 밀 12: 분리체
14: 연마 테이블 18: 연마 롤
19: 저어널 조립체 20: 저어널 로딩 시스템
40: 코일식 스프링 조립체 42: 기어 박스
44: 모터 46: 제어기
48: 사용자 인터페이스 50: 프리로드 스터드

Claims

재료를 분쇄하기 위한 밀로서,
상기 밀은:
축 상에 회전가능하게 장착된 연마 테이블과;
저어널 조립체를 거쳐서 회전가능한 연마 롤로서, 상기 저어널 조립체는 피봇가능하게 지지되고 또한 상기 연마 롤을 연마 테이블 상에 배치된 상기 재료와 맞닿도록 그리고 맞닿음이 해제되도록 이동시키는, 상기 연마 롤; 및
상기 연마 롤에 스프링력(spring force)을 제공하기 위하여 상기 저어널 조립체와 협력하는 저어널 로딩 시스템을 포함하고,
상기 저어널 로딩 시스템은:
상기 스프링력을 제공하는 상기 저어널 조립체와 소통하는 제 1 단부를 갖는 스프링과;
프리로드 스터드(preload stud)의 회전에 따라서 상기 스프링의 스프링력을 변화시키는 상기 스프링과 소통하는 상기 프리로드 스터드; 및
원하는 스프링력을 나타내는 제어 신호에 따라서 상기 프리로드 스터드를 회전시키는 상기 프리로드 스터드와 소통하는 모터를 포함하는 분쇄 밀.
제 1 항에 있어서, 상기 프리로드 스터드에 나사 결합되는 너트를 추가로 포함하고, 상기 너트는 상기 스프링과 결합하고 또한 상기 프리로드 스터드의 회전에 따라서 상기 스프링 하중을 변화시키기 위하여 상기 프리로드 스터드를 따라서 병진운동하는(translate) 분쇄 밀.
제 1 항에 있어서, 상기 프리로드 스터드의 각도 위치를 나타내는 신호를 제공하는 리졸버(resolver)를 추가로 포함하는 분쇄 밀.
제 2 항에 있어서, 상기 너트의 위치를 나타내는 센서를 추가로 포함하는 분쇄 밀.
제 1 항에 있어서, 상기 스프링력을 나타내는 변수를 결정하는 제어기를 추가로 포함하는 분쇄 밀.
제 1 항에 있어서, 사용자가 상기 원하는 스프링력을 선택할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스를 추가로 포함하는 분쇄 밀.
제 1 항에 있어서, 사용자 입력에 따라 상기 제어 신호를 제공하는 제어기를 추가로 포함하는 분쇄 밀.
제 2 항에 있어서, 이동을 제한하기 위해 상기 너트의 최소 및/또는 최대 위치를 나타내는 신호를 제공하는 센서를 추가로 포함하는 분쇄 밀.
분쇄 밀용 저어널 로딩 시스템으로서,
상기 저어널 로딩 시스템은:
스프링력을 제공하는 저어널 조립체와 소통하는 제 1 단부를 갖는 스프링과;
프리로드 스터드의 회전에 따라서 상기 스프링의 상기 스프링력을 변화시키는 상기 스프링과 소통하는 상기 프리로드 스터드; 및
원하는 스프링력을 나타내는 제어 신호에 따라서 상기 프리로드 스터드를 회전시키는 상기 프리로드 스터드와 소통하는 모터를 포함하는 저어널 로딩 시스템.
제 9 항에 있어서, 상기 프리로드 스터드에 나사 결합되는 너트를 추가로 포함하고, 상기 너트는 상기 스프링과 결합하고 또한 상기 프리로드 스터드의 회전에 따라서 상기 스프링 하중을 변화시키기 위하여 상기 프리로드 스터드를 따라서 병진운동하는 저어널 로딩 시스템.
제 9 항에 있어서, 상기 프리로드 스터드의 부분을 회전가능하게 지지하는 스러스트 베어링 및 테이퍼진 베어링을 추가로 포함하는 저어널 로딩 시스템.
제 9 항에 있어서, 상기 모터의 작동에 따라서 상기 프리로드 스터드를 회전시키기 위하여 상기 프리로드 스터드의 일단부 및 상기 모터에 결합하는 수직 기어 박스를 추가로 포함하는 저어널 로딩 시스템.
제 9 항에 있어서, 상기 프리로드 스터드의 각도 위치를 나타내는 신호를 제공하는 리졸버를 추가로 포함하는 저어널 로딩 시스템.
제 10 항에 있어서, 상기 너트의 위치를 나타내는 위치 센서를 추가로 포함하는 저어널 로딩 시스템.
제 9 항에 있어서, 상기 모터는 상기 모터의 구동 축의 회전 위치를 나타내는 신호를 제공하는 서보모터를 포함하는 저어널 로딩 시스템.
제 9 항에 있어서, 상기 스프링력을 나타내는 변수를 결정하는 제어기를 추가로 포함하는 저어널 로딩 시스템.
제 9 항에 있어서, 사용자가 상기 원하는 스프링력을 선택할 수 있도록 하는 사용자 인터페이스를 추가로 포함하는 저어널 로딩 시스템.
제 9 항에 있어서, 사용자 입력에 따른 상기 제어 신호를 제공하는 제어기를 추가로 포함하는 저어널 로딩 시스템.
제 10 항에 있어서, 이동을 제한하기 위해 상기 너트의 최소 및/또는 최대 위치를 나타내는 신호를 제공하는 센서를 추가로 포함하는 저어널 로딩 시스템.
재료를 분쇄하는 방법으로서,
연마 롤을 저어널 조립체를 거쳐 연마 테이블과 맞닿도록 그리고 맞닿음이 해제되도록 이동시키기 위하여 저어널 로딩 시스템을 통해 스프링력을 제공하는 단계; 및
상기 스프링력을 제공하는 스프링을 결합하기 위하여 상기 저어널 로딩 시스템의 프리로드 스터드를 회전시키는 단계를 포함하고,
모터가 원하는 스프링력을 나타내는 제어 신호에 따라서 상기 프리로드 스터드를 회전시키는 재료 분쇄 방법.