KR20100038177A

KR20100038177A - 미립자 재료를 그라인딩하기 위한 롤러 밀

Info

Publication number: KR20100038177A
Application number: KR1020097027610A
Authority: KR
Inventors: 쇠렌 한고이; 모르텐 올센
Original assignee: 에프엘스미쓰 에이/에스
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2010-04-13
Also published as: AU2007355950A1; CN101687198A; EP2162219B1; MX2009012785A; IL202212A0; US8141803B2; CN101687198B; EP2162219A1; US20100181401A1; CA2687153A1; ES2395407T3; WO2009003527A1

Abstract

본 발명은 시멘트 원료, 시멘트 클링커, 석탄 및 유사 재료와 같은 미립자 재료를 그라인딩하기 위한 롤러 밀(1)에 관한 것이며, 상기 롤러 밀(1)은 대체로 수평인 그라인딩 테이블(3) 및 수직 샤프트(5)를 중심으로 회전하는 롤러(4) 세트를 포함하며, 상기 롤러 세트는, 각각의 롤러 축을 중심으로 회전가능한 복수의 롤러(4)를 포함하며 롤러 베어링(16)과 롤러 샤프트(6)를 통해 수직 샤프트(5)에 연결되고, 미립자 재료에 대해 압력을 적용하기 위하여 그라인딩 테이블(3)과 상호 작동하도록 구성되는 롤러 밀에 있어서, 각각의 롤러 베어링(16)은 전체 축방향 범위에 걸쳐 사용시, 각각의 롤러 상에 부과되는 그라인딩 영역으로부터 생성된 힘의 위치의 내측에서 수직 샤프트(5)를 향해 방사상으로 축방향으로 위치되는 것을 특징으로 한다.

롤러 밀, 미립자 재료, 그라인딩, 롤러, 수직 샤프트

Description

미립자 재료를 그라인딩하기 위한 롤러 밀{ROLLER MILL FOR GRINDING PARTICULATE MATERIAL}

본 발명은 시멘트 원료, 시멘트 클링커(cement clinker), 석탄 및 유사 재료와 같은 미립자 재료를 그라인딩(grinding)하기 위한 롤러 밀(roller mill)에 관한 것이며, 상기 롤러 밀은 대체로 수평한 그라인딩 테이블과, 수직 샤프트를 중심으로 회전하는 롤러 세트를 포함하고, 상기 롤러 세트는, 개별 롤러축을 중심으로 회전가능하고 롤러 베어링과 롤러 샤프트를 통하여 수직 샤프트에 연결되는 복수의 롤러를 포함하며, 미립자 재료에 대해 압력을 가하기 위해 그라인딩 테이블과 상호 작용하도록 구성된다.

전술한 종류의 롤러 밀은 예컨대, 영국 특허 제 601,299호로부터 공지되어 있다. 이러한 공지된 밀은 밀의 능력(capacity)을 증가시키기 위하여 롤러 세트가 일 방향으로 회전하고, 그라인딩 테이블이 반대 방향으로 회전하도록 설계된다. 전술된 특허 공보에 따르면, 롤러 내로 중앙으로 돌출되는 고정식 크랭크에 의해 각각의 롤러가 지지되는 크랭크형 연결부(crank-like connection)를 통해 롤러가 수직 샤프트에 연결된다. 롤러가 크랭크 상에 지지되는 방식에 대한 상세한 언급은 공보에 없지만, 롤러 밀의 종래 지식을 기초로 하면, 이는 롤러 내에 자체적으 로 제공되는 활주 베어링 또는 롤링 베어링에 의해 달성될 수 있다. 도 1을 참조하고 서론에서 정의한 바와 같이, 각각의 롤러를 위한 롤러 베어링은 롤러 밀의 작동 중에 롤러와 그라인딩 테이블 사이의 그라인딩 영역에서 발생하는 그라인딩력(F_g)으로부터의 반력(F_g,1 및 F_g,2)에 의해 영향을 받는다. 또한, 롤러의 중앙축을 포함하는 평면에서 각각의 롤러의 무게 중심을 중심으로 자이로 모멘트(gyro moment; M_gyro)가 발생되며, 상기 자이로 모멘트는 롤러 베어링 상의 반력(F_gyro,1, F_{gyro, 2})을 초래한다. 이러한 자이로 모멘트의 크기 및 이에 따른 반력의 크기는 개별 롤러 샤프트 주위에서 롤러의 관성 모멘트와 회전 속도 및 수직 샤프트를 중심으로 한 롤러 세트의 회전 속도에 따른다. 도 1로부터 명백해지는 바와 같이, 베어링의 최내부(innermost part), 즉, 수직 중앙 샤프트에 가장 가깝게 위치된 베어링의 부분은 반력(F_gyro,2) 및 그라인딩력으로부터의 반력 기여분(reaction contribution; F_g,2)에 의해 일방적으로(unilaterally) 영향을 받는다. 따라서, 베어링의 이러한 부분 상에 부과되는 총 부하는 매우 클 수 있어서 베어링의 조기 마모 및/또는 파손을 초래할 수 있다.

본 발명의 목적은 전술한 단점을 감소시키는 롤러 밀을 제공하는 것이다.

이는 서론에서 언급한 종류의 롤러 밀에 의해 달성되며, 롤러 밀은, 각각의 롤러 베어링이 전체 축방향 범위에 걸쳐서 사용시, 각각의 롤러 상에 부과되는 그라인딩 영역으로부터 생성된 힘의 위치의 내측에서 수직 샤프트를 향해 방사상으로 축방향으로 위치되는 것을 특징으로 한다.

결과적으로, 자이로 모멘트로부터의 반력 및 그라인딩력이 베어링의 전체 축방향 범위에 걸쳐 부분적으로 그리고 서로간에 중립화 효과를 가지기 때문에, 전체 베어링 및 특히 베어링의 최내부에 의해 발생된 부하가 감소하게 된다.

대체로, 롤러 베어링은 임의의 적절한 베어링에 의해 구성될 수 있으며, 단순한 실시예에서, 예컨대, 롤러 샤프트가 회전하는 원형-실린더형(circular-cylindrical) 베어링 쉘(shell)을 구비하는 베어링 하우징으로서 형성되는 활주 베어링에 의해 구성될 수 있다. 그러나, 롤러 베어링은 적어도 2개의 롤링 베어링을 포함하는 베어링 하우징으로서 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 롤러 베어링은 축방향 베어링을 포함하는 것이 바람직하다.

각각의 롤러 샤프트는, 롤러 샤프트의 중심선을 포함하는 평면에서 상향 및 하향으로 자유 아치형 이동을 허용하는 회전 중심을 구비하는 힌지 연결부를 통해 수직 샤프트에 연결되는 것이 바람직하다. 이는 자이로 모멘트가 미립자 재료 상에 작용하는 그라인딩력에 기여하도록 야기한다. 롤러가 이동하는 평면은 수직 샤프트의 중심선을 반드시 포함하지는 않는다. 그라인딩 영역에서 작은 활주 또는 전단 효과를 달성하기 위하여, 롤러는 가끔 또는 매우 종종 약간 각이 지며(angled), 이는 중심선이 수직 샤프트의 중심선을 항상 통과하지는 않음을 의미한다.

종래 공지된 롤러 밀의 경우에서와 같이, 롤러 샤프트 자체가 고정식일 수 있지만, 자이로 모멘트로부터 그라인딩력에 대한 최대 기여를 보장하기 위하여, 롤러 샤프트가 롤러에 고정식으로 부착되는 것이 바람직하다.

또한, 수직 평면의 힌지 연결부의 회전 중심은 롤러, 롤러 샤프트 및 롤러 샤프트에 연결된 힌지부의 무게중심을 포함하는 수평면 아래에 위치됨으로써, 밀의 작동 동안 이러한 기계 부품들 상에 작용하는 원심력이 힌지 주위의 회전 모멘트를 생성시키고 따라서 그라인딩 테이블에 대항하여 하향 지향력을 생성시키는 것이 바람직하다.

대체로, 롤러 밀은 예컨대, 수평 레벨에 대해 0°내지 45°사이의 경사를 가지는 경사진 롤러 샤프트와 함께 형성될 수 있으며, 따라서, 전술된 바에 따라, 힌지 연결부의 회전 중심이 롤러, 롤러 샤프트 및 롤러 샤프트에 연결된 힌지부의 무게중심을 포함하는 수평면 아래에 위치될 때, 각각의 롤러 상에 작용하는 원심력은 그라인딩 압력에 양의 방향으로(positively) 기여한다. 그러나, 경사진 롤러 샤프트와 관련된 단점은 이로써 자이로스코프(gyroscopic) 효과에 의해 기여되는 힘이 감소된다는 점이다. 따라서, 본 발명에 따라, 각각의 롤러에 대한 롤러 샤프트는 대체로 수평인 것이 양호하다.

본 발명은 개략적인 도면을 참조하여 더 상세히 설명되며, 도면은 다음과 같다.

도 1은 공지된 롤러 밀의 단면도를 도시하고,

도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 롤러 밀의 2가지 실시예의 예시를 도시하고,

도 4는 본 발명에 따른 롤러 밀의 양호한 실시예를 도시한다.

도면의 도 1 내지 도 4에서, 대응되는 부분에 대하여 동일한 도면부호가 사용된다. 4개의 모든 도면에서, 수평 그라인딩 테이블(3) 및 수평 그라인딩 테이블과 상호 작동하는 롤러 세트(4)를 포함하는 롤러 밀(1)의 단면도가 도시되며, 이러한 롤러 중 단지 하나만이 실제로 도시되어 있고 수직 샤프트(5)에 연결되어 수직 샤프트(5)를 중심으로 회전한다.

도 1에 도시된 롤러 밀에서, 롤러 상에 작용하는 그라인딩 영역으로부터 생성된 그라인딩력(F_g)에 대해 분리된 측면상에 축방향으로 위치되는 2개의 롤링 베어링(16A 및 16B)을 포함하는 베어링(16)에 의해 각각의 수평 롤러 샤프트 상에 롤러(4)가 지지된다. 도 1로부터 명백해지는 바와 같이, 롤러 밀의 작동 동안 롤링 베어링(16A 및 16B)은 롤러와 그라인딩 테이블 사이의 그라인딩 영역에서 발생하는 그라인딩력(F_g)으로부터의 반력(F_g,1 및 F_g,2)에 의해, 그리고 롤러의 무게 중심을 중심 둘레로 작용하는 자이로 모멘트(M_gyro)로부터 초래하는 반력(F_gyro,1, F_{gyro, 2})에 의해 영향을 받게 된다. 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 롤링 베어링(16B)은 반력(F_gyro,2) 및 그라인딩력으로부터의 반응 기여분(F_g,2)에 의해 일방적으로 영향을 받는데, 이러한 베어링에 의해 발생된 총 부하가 매우 커지게 되어 베어링의 조기 마모 및/또는 파손을 수반할 수 있으므로 이는 바람직하지 못하다.

본 발명에 따르면, 전체 축방향 범위에 걸쳐, 각각의 롤러 베어링(16)이 그 라인딩 영역으로부터 롤러(4) 상에 작용하는 합력(F_g) 내에 축방향으로 위치되며, 이로써, 자이로 모멘트로부터의 반력 및 그라인딩력이 도 2 내지 도 4에 도시된 방식으로 베어링의 전체 축방향 범위에 걸쳐 부분적으로 그리고 서로간에 중립화 효과를 가지기 때문에, 전체 베어링(16) 및 특히 베어링의 최내부에 의해 발생된 부하를 감소시킨다.

도 2에 도시된 실시예에서, 롤러 샤프트(6)는 도 1의 경우와 같이 고정식이며 2개의 롤링 베어링(16A 및 16B)을 포함하는 베어링(16)에 의해 지지된다. 도 2에 도시된 실시예는, 롤러(4)가 롤러의 내측면으로부터 수직 샤프트(5)를 향해 축방향으로 내향 연장되는 베어링 하우징(9)과 함께 형성된다는 점에서 도 1에 도시된 실시예와 상이하다. 이 결과로서, 롤링 베어링(16A 및 16B) 모두는 롤러(4) 상에 작용하는 합력(F_g) 내에서 축방향으로 끼워질 수 있다. 또한, 롤러 샤프트(6)는 축방향 베어링 면으로서 작용하는 플랜지(16C)를 포함한다.

도 3에 도시된 실시예에서, 롤러 샤프트(6)는 롤러(4)에 고정식으로 부착되고 축방향 베어링 면으로서 작용하는 플랜지(16C)를 포함한다. 본 발명의 양호한 실시예가 도 4에 도시된다. 이러한 실시예에서, 각각의 롤러 샤프트(6)는 힌지 연결부(hinged connection; 7)를 통해 수직 샤프트(5)에 연결되며, 힌지 연결부는 롤러 샤프트의 중심선을 포함하는 평면에서 상향 및 하향으로 롤러의 자유 원형 이동을 허용하는 회전 중심(7a)을 구비한다. 결과적으로, 자이로 모멘트는 미립자 재료 상에 작용하는 그라인딩력(F_g)에 기여한다. 또한, 도 3에서와 같이, 롤러 샤프 트는 롤러(4)와 동시에 회전하도록 롤러(4)에 고정식으로 부착됨으로써, 자이로 모멘트에 의해 발생되는 그라인딩력에 기여한다. 또한, 수직 평면에서 보이는 힌지 연결부의 회전 중심(7a)은 롤러(4), 롤러 샤프트(6) 및 롤러 샤프트에 연결된 힌지부의 무게중심(8)을 포함하는 수평면 아래에 위치함으로써, 밀의 작동 동안 롤러(4), 롤러 샤프트(6) 및 롤러 샤프트에 연결된 힌지부 상에 작용하는 원심력도 힌지(7) 주위의 회전 모멘트를 생성시키고 따라서 그라인딩력(F_g)에 대해 하향 지향 기여분을 생성시킨다.

Claims

시멘트 원료, 시멘트 클링커, 석탄 및 유사 재료와 같은 미립자 재료를 그라인딩하기 위한 롤러 밀(1)이며,

상기 롤러 밀(1)은 대체로 수평인 그라인딩 테이블(3) 및 수직 샤프트(5)를 중심으로 회전하는 롤러(4) 세트를 포함하며,

상기 롤러 세트는, 각각의 롤러 축을 중심으로 회전가능한 복수의 롤러(4)를 포함하며 롤러 베어링(16)과 롤러 샤프트(6)를 통해 수직 샤프트(5)에 연결되고, 미립자 재료에 대해 압력을 인가하기 위하여 그라인딩 테이블(3)과 상호 작동하도록 구성되는, 롤러 밀에 있어서,

각각의 롤러 베어링(16)은 각 롤러 베어링의 전체 축방향 범위에 걸쳐 사용시, 각각의 롤러 상에 부과되는 그라인딩 영역으로부터 생성된 힘의 위치의 내측에서 수직 샤프트(5)를 향해 방사상으로 축방향으로 위치되는 것을 특징으로 하는

롤러 밀.
제1항에 있어서, 롤러 베어링(16)은 적어도 2개의 롤링 베어링(16A, 16B)을 포함하는 베어링 하우징(9)으로서 형성되는 것을 특징으로 하는

롤러 밀.
제2항에 있어서, 롤러 베어링(16)은 축방향 베어링(16C)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는

롤러 밀.
제1항에 있어서, 각각의 롤러 샤프트(6)는, 롤러 샤프트의 중심선을 포함하는 평면에서 상향 및 하향으로 자유 아치형 이동을 허용하는 회전 중심(7a)을 구비하는 힌지 연결부를 통해 수직 샤프트(5)에 연결되는 것을 특징으로 하는

롤러 밀.
제4항에 있어서, 수직 평면의 힌지 연결부의 회전 중심(7a)은 롤러(4), 롤러 샤프트(6) 및 롤러 샤프트에 연결된 힌지부의 무게중심(8)을 포함하는 수평면 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는

롤러 밀.
제1항 내지 제5항에 있어서, 롤러 샤프트(6)는 롤러(4)에 고정식으로 부착되는 것을 특징으로 하는

롤러 밀.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 롤러(4)를 위한 롤러 샤프트(6)는 대체로 수평인 것을 특징으로 하는

롤러 밀.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 롤러(4)를 위한 롤러 샤프트(6)는 수평 레벨에 대해 0°내지 45°사이의 경사를 가지는

롤러 밀.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 각각의 롤러 베어링(16)은 각각의 롤러(4)와 수직 샤프트(5) 사이에 위치되는

롤러 밀.