(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
従来から、石炭等を粉砕する装置として、竪型粉砕機(竪型ミル、或いは竪型ローラミルと称されることもある)と呼ばれる粉砕機が広く用いられている。竪型粉砕機は、被粉砕物(本明細書においては単に原料と称することもある)を効率的に粉砕することができるという優れた特性を備えている。
【0003】
竪型粉砕機の粉砕挙動等について以下に簡略に説明する。
竪型粉砕機は、回転テーブル上に粉砕ローラが配されており、粉砕ローラは回転テーブルの方向に押圧されるよう構成されている。粉砕ローラは、回転テーブルが回転することにより、回転テーブルに対して原料を介して従動し回転する。
【0004】
竪型粉砕機に投入された原料は、原料投入用のシュート等を介して回転テーブル上に投入されて粉砕ローラに噛み込まれ粉砕される。回転テーブルと粉砕ローラに噛み込まれて粉砕された原料は、回転テーブルの外周部とケーシングとの間にある環状の隙間方向へと向かう。
【0005】
竪型粉砕機にはタイプがあり、原料を微粉砕して取り出すことに優れた上抜き式(エアスエプト式等と呼ばれることもある)の竪型粉砕機も、その一つタイプとして知られている。上抜き式の竪型粉砕機においては、テーブルの下方からガスが導入されており、機内の下方から上方に流れるガスの気流が生じている。粉砕ローラで粉砕された原料の中の多くは、ガスにより吹き上げられて、機内上部へと向かう。そして、所望の寸法となった原料が、回転テーブルの上方に配した上部取出口からガスとともに取り出される。
【0006】
なお、所望の寸法まで粉砕されていない原料は、ガスにより吹き上げられず、そのままテーブル下方に落下する、或いは、ガスにより一旦吹き上げられても、上部取出口に到達する前にガスの流れから逸脱し落下し、回転テーブル上に落下する等して、再度、粉砕される。前述したように、原料を微粉砕する際において、一度の粉砕で所望する粒度まで微粉砕できなかった原料は、機内で繰り返し粉砕される。
【0007】
前述した繰り返し粉砕される原料は、当業者に循環原料と呼ばれる。循環原料の粒径について説明すれば、少なくとも一度は粉砕された後の原料であるから、竪型粉砕機に投入された直後の粉砕前の原料に比較すれば、当然に小さいものとなる。
【0008】
ところで、粉体の一般的な性質として、小さな粒子になればなるほど、粉体層の中に空気を抱え込みやすくなる。原料を微粉砕しようとすれば、循環原料の量が増えるので、回転テーブル上の原料層は、粒径の小さな細かな原料を多く含み、その結果、空隙率の高い、所謂、嵩高い状態(嵩密度としては低い状態)になる。
【0009】
前述した嵩高い原料層は、空気を大量に含んでいる。そのため粉砕の際において、粉砕ローラと原料が滑りやすい状態になる。したがって、嵩高い原料層を、粉砕ローラによって一挙に粉砕しようとすれば、回転テーブル上で粉砕ローラが滑ってスリップし、その結果、粉砕ローラ自体の回転が不規則になって、粉砕効率が低下する、又異常振動が発生する等が生じる可能性が高くなるという問題が生じた。
【0010】
なお、異常振動を防止する方法の一つとして、特許文献1に開示されるような従来技術が公知である。特許文献1に開示の従来技術は、予圧縮ロールを利用して回転テーブル上の原料層を圧密することにより脱気して、粉砕ローラに効率よく噛み込ませるという技術である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
前述したとおり、補助ローラを使用すれば原料噛み込み効率の向上と言う点において、一定の効果が期待できる。しかし、近年は、粉砕効率のさらなる向上が求められており、補助ローラを使用した原料噛み込み効率の向上度合いを、さらに向上させる方法が求められてきた。
【0013】
ここで、特許文献1に開示された竪型粉砕機は、一般的に、コニカル型と呼ばれる接頭円錐型の粉砕ローラを備えた竪型粉砕機である。そして、予圧縮ローラと称されている補助ローラもコニカル型と呼ばれる接頭円錐型である。
【0014】
通常、コニカル型の粉砕ローラは、運転中、原料が強く噛み込むポイントがあって、小径側と大径側で粉砕テーブルとの間に形成される隙間の大きさが異なるケースがある。
しかし、補助ローラにおいても同様に小径側と大径側で粉砕テーブルとの間に形成される隙間の大きさを異ならせる等すれば、原料層の圧密度合いが一様にならず、原料噛み込み効率を向上させるという点において限界があった。
【0015】
本発明は、以上、説明したような問題点に鑑みてなされたものであり、補助ローラを使用した竪型粉砕機において、原料層の圧密度合いを均等化し、粉砕ローラによる原料の噛み込み状態を向上させる技術に関する。
【課題を解決するための手段】
【0016】
上記の目的を達成するため、本発明による竪型粉砕機は、
(1) 回転自在な粉砕ローラと補助ローラを備えて、回転テーブル上に投入した原料を補助ローラにより脱気して粉砕ローラによって粉砕する竪型粉砕機であって、補助ローラは、支持軸に回動自在に軸支されたスイングレバーに取り付けられて、
竪型粉砕機の運転中にスイングレバーを回動させることにより回転テーブルに向かって近接又離間し、回転テーブルのローラ走行面を平坦に形成するとともに、補助ローラを円筒形状に形成することにより、
該運転中にスイングレバーを回動させて補助ローラの周面下端と回転テーブルの上面を平行にした際において、支持軸の中心位置の高さと補助ローラの周面下端の位置の高さが略一致する。
【0017】
(2)(1)に記載の竪型粉砕機において、前記補助ローラが複数列の溝部を備えた。
【0018】
(3)(1)又は(2)に記載の竪型粉砕機において、前記支持軸を支持する架台を上下動可能とした。
【0019】
(4)(1)から(3)までのいずれか1つに記載の竪型粉砕機において、前記スイングレバーを回動させる駆動装置、及び、スイングレバーの傾きを検出するセンサを備えて、センサで測定したスイングレバーの傾きが、補助ローラの周面下端と回転テーブルの上面が平行になるスイングレバーの傾きから逸脱した場合に、駆動装置の駆動力を調整する。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、補助ローラを取り付けたスイングレバーの支持軸の中心位置の高さと補助ローラの周面下端の位置の高さを略一致させることによって、補助ローラにより原料層に均一な圧力を負荷して、粉砕ローラの原料噛み込み効率を、さらに向上させることが可能である。
【0021】
また、補助ローラに溝部を形成すれば脱気の際のガスの流れが円滑になり脱気がスムーズに行える。そして、支持軸を支持する架台を上下動可能とすれば、例え、原料層の厚みが多少大きく変化しても、架台の高さを上下移動させて、支持軸の中心位置の高さと補助ローラの周面下端の位置の高さが略一致した状態とすることにより対処可能である。
【0022】
さらに、スイングレバーを回動させる駆動装置と、スイングレバーの傾きを検出するセンサを備えて、センサで測定したスイングレバーの傾きが、補助ローラの周面下端と回転テーブルの上面が平行になるスイングレバーの傾きから逸脱した場合において、駆動装置の駆動力を調整することにより、補助ローラの周面下端と回転テーブルの上面を平行に維持することが可能になる。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下、図面等に基づき本発明の好ましい実施形態の1例を詳細に説明する。
図1から
図7は本発明の実施形態に係わり、その好ましい例を示したものであって、
図1は竪型粉砕機の全体構成を説明する図である。
図2は粉砕ローラ及び補助ローラの配置を説明する図であり、
図3は補助ローラの取り付け状態を説明する図である。
図4は補助ローラの周面下端と回転テーブルのローラ走行面を説明する図であり、
図5は補助ローラと粉砕ローラによる原料層の脱気及び粉砕状態を概念的に示した図である。
図6は本発明による他の実施形態に係わり溝付きの補助ローラ並びに高さ調整機を使用した例を説明する図であり、
図7はスイングレバーに油圧シリンダを使用した例を説明する図である。
図8は補助ローラの周面下端の高さとスイングレバーを軸支する支持軸の中心位置の高さが一致していない状況を説明するための参考図である。
【0025】
以下、本実施形態に係る竪型粉砕機1の好ましい構成の1例を説明する。
本実施形態に係る竪型粉砕機1は、
図1に示すように竪型粉砕機1の外郭を形成する分級機ケーシング1B、及びミルケーシング1A、並びに、竪型粉砕機1の下部に設置された減速機2Bと図示しない駆動モータによって駆動される回転テーブル2、コニカル型の粉砕ローラ3、及び円筒型の補助ローラ5を備えている。
【0026】
また、
図1に示した竪型粉砕機1は、図示しない駆動モータの駆動用電源としてインバータ電源を備えて、運転中、回転テーブル2の回転速度が任意に変更可能な可変速式の竪型粉砕機1である。
【0027】
図1に示した竪型粉砕機1は、内部に分級装置を備えた上抜き式である。回転テーブル2の上方には、形状が略逆円錐型の内部コーン19を備えており、内部コーン19の上部に固定式の一次分級羽根として固定式分級羽根14が配されている。そして、内部コーン19の上方で固定式分級羽根14の内側には、回転式分級羽根13を有している。回転式分級羽根13は、竪型粉砕機1の上部に設置された図示しない駆動モータにより駆動されて、自在に回転する構成となっている。本明細書においては、回転式分級羽根13と固定式分級羽根14を合わせて分級機構15と称する。
【0028】
そして、回転テーブル2の下方には、ガスを導入するためのガス導入口33と、重量の大きな原料を取り出すための排出シュート34(下部取出口34と称することもある)を備えている。また、回転テーブル2上方には、機内に原料を投入するための原料供給口35を備えており、さらにガスと共に製品(粉砕されて所望の粒径となった原料)を取り出すことのできる上部取出口39を備えている。
【0029】
図2に示すように、回転テーブル2の外周部分に対向するミルケーシング1Aの内周面は、円筒状になっており、回転テーブル2の外周部分と竪型粉砕機1のミルケーシング1Aとの間で環状の隙間30(環状隙間30)を形成する。
【0030】
粉砕ローラ3は、
図2に示すように、回転テーブル2の外周部分に位相を180度ずらした形で対向するようにして2個配されている。
補助ローラ5は、粉砕ローラ3と位相を90度ずらした形で配されており、補助ローラ5同士が対向するようにして2個が配されている。詳細は後述するが、本実施形態においては、
図5に示すように、嵩高い原料層を補助ローラ5により圧密して脱気した後、粉砕ローラ3によって粉砕する。
【0031】
以下、補助ローラ5の構成について説明する。
図1に示すように、補助ローラ5はスイングレバー5Aの機内側一端に取り付けられている。スイングレバー5Aは、竪型粉砕機1のミルケーシング1Aに取り付けられた架台1Cに対して支持軸5Bで回動自在に軸支されている。スイングレバー5Aが、支持軸5Bを軸として回動することにより、スイングレバー5Aに取り付けた補助ローラ5が、回転テーブル2に対して自在に近接又離間する構成となっている。
【0032】
図1に示した実施形態は、補助ローラ5が、その自重によって回転テーブル側に押し付けられる構成で、極めてシンプルな構成になっている。
なお、スイングレバー5Aを回転テーブル2側に回動させて押付けるための駆動装置を配して、強制的に補助ローラ5を回転テーブル2に押し付ける構成としても良い。
例えば、補助ローラ5の回転テーブル2側への押付力が、自重のみでは脱気するために必要な押付力に充分でない場合には、スイングレバー5Aを駆動する駆動装置を別途設けて使用することが好ましい。
【0033】
スイングレバー5Aの駆動装置としては、公知の装置が使用できる。例えば、後述する他の実施形態として説明する
図7に示すように、スイングレバー5Aに油圧シリンダ等の駆動装置を配して、スイングレバー5Aを引き付ける、或いは、押し付ける等することによって、スイングレバー5Aに取り付けた補助ローラ5を回転テーブル2側に、回動させる構成とすれば良く、その方法は特に限定されない。
【0034】
次に、スイングレバー5A、支持軸5B、架台1C、及び補助ローラ5の位置関係について説明する。
本実施形態では、最初に脱気の際における補助ローラ5の位置を推定して基準位置とする。基準位置は、運転中、原料層の上で回転する補助ローラ5の位置である。
そして、補助ローラ5が基準位置の際に、
図3及び
図4に示すように、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になるように、スイングレバー5A、支持軸5B、架台1C、及び補助ローラ5の位置を決めて設置する。
そして、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になった際における補助ローラ5の周面下端の高さL2と、スイングレバー5Aを軸支する支持軸5Bの中心位置の高さL1を、略一致又は一致させる。
【0035】
なお、
図1に示した竪型粉砕機1は、スイングレバー5Aに図示しない位置センサが配されており、スイングレバー5Aの傾き度合いを検出できる。本実施形態は前述の構成により、運転中、補助ローラ5の位置をスイングレバー5Aの傾きから推定することができる。
【0036】
仮に、予め推定した基準位置と、運転中における補助ローラ5の実際の位置がずれていた場合には、必要に応じて、架台1Cの下にスペーサを使用する等して支持軸5Bの高さ位置L1を変更する。そして、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になるように配置し、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になった際における補助ローラ5の周面下端の高さL2と、スイングレバー5Aを軸支する支持軸5Bの中心位置の高さL1が略一致又は一致するように配置する。
【0037】
なお、運転中における補助ローラ5の位置は原料層の厚みに影響される。例えば、運転中において原料層の状態が安定せず層厚が一定にならない場合には、補助ローラ5の実際の位置が上下に移動する可能性がある。その場合には、上下動する補助ローラ5の周面下端の高さ位置L1の平均値を算出して基準位置とし、計算上、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になる位置で配置しても良い。また、上下動により補助ローラ5の周面下端が傾く場合には、幅方向中心部における高さを、高さ位置L1として使用しても良い。
【0038】
以下、竪型粉砕機1の粉砕挙動等について簡略に説明する。
前述したように、
図1に示した竪型粉砕機1は、回転テーブル2上に補助ローラ5及び粉砕ローラ3が配されており、それぞれのローラは、回転テーブル2の方向に押圧されるよう構成されている。粉砕ローラ3は、回転テーブル2が回転することにより、回転テーブル2に対して、原料を介して従動して回転する。なお、本実施形態において回転テーブル2は、回転テーブル2の上面側から見て時計回りに回転する。同様に、補助ローラ5は、回転テーブル2が回転することにより、回転テーブル2に対して、原料を介して従動して回転する。
【0039】
竪型粉砕機1の原料供給口35に投入された原料(本実施形態においては石炭)は、原料投入シュートを介して回転テーブル2の中央付近に投入されて、渦巻き状の軌跡を描きながら、回転テーブル2の外周側に移動する。
【0040】
図5に示したように、回転テーブル2の外周側に移動した原料の中で、補助ローラ5により圧密された原料は、粉砕ローラ3に噛み込まれて粉砕される。
ここで、本実施形態においては、脱気の際に、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になるように調整しており、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になった際における補助ローラ5の周面下端の高さL2と、スイングレバー5Aを軸支する支持軸5Bの中心位置の高さL1を、略一致又は一致させている。
【0041】
参考として、
図8に、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になった際における補助ローラ5の周面下端の高さL2と、スイングレバー5Aを軸支する支持軸5Bの中心位置の高さL1が一致していない状況を示す。支持軸5Bを中心として回動するスイングレバー5Aに取り付けられた補助ローラ5に働く押圧力は、L1とL2の高さの違い分に比例して垂直方向から傾くことになる。その結果、原料層には均一な圧力が負荷されず、原料層圧密の不均一につながる。
【0042】
それに比較して本実施形態によれば、前述したように、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になった際における補助ローラ5の周面下端の高さL2と、スイングレバー5Aを軸支する支持軸5Bの中心位置の高さL1を、略一致又は一致させている。支持軸5Bを中心として回動するスイングレバー5Aに取り付けられた補助ローラ5に働く押圧力は、垂直方向に働く力となり、結果、原料層には均一な圧力が負荷されるので、原料層圧密の均一化につながる。
【0043】
なお、回転テーブル2と粉砕ローラ3に噛み込まれて粉砕された原料は、回転テーブル2の外縁部に周設されたダムリング2Aを乗り越えて、回転テーブル2の外周部とミルケーシング1Aとの間に形成された環状隙間30の領域に移動する。そして、環状隙間30に移動した原料は、ガスにより吹き上げられてケーシング内を上昇する。この際において吹き上げられるガスの流れは、回転式分級羽根13の回転による影響を受けて、旋回流となる。
【0044】
旋回流となったガスの中に同伴されて吹き上げられた原料は、回転テーブル2の上方に配した分級機構15の方向に向かって旋回しながら流れる。そして、分級機構15を通過した径の小さな原料が、上部取出口39から製品として取り出される。
【0045】
分級機構15を通過できなかった原料の多くは、機内を落下し、再度、回転テーブル2まで戻されて粉砕される、或いは、内部コーン19に捕集されて、再度、回転テーブル2上に供給されて粉砕される。一方、原料の中で極端に重量の大きなものは、ガスにより吹き上げられず、回転テーブル2の下方に向かって落下する。回転テーブル2の下方に落下した原料は、竪型粉砕機1の底面部に達し、図示しないスクレーパ等によって排出シュート34から機外に取り出される。
【0046】
前述したように、本実施形態によれば、脱気専用の補助ローラ5を設けて回転テーブル2との隙間を均一にして、ローラ幅全面で脱気可能とした。本実施形態によれば、原料層に均一な圧力を負荷することが可能である。その結果、補助ローラ5にて均一に脱気された原料が粉砕ローラ3に運ばれることにより、安定運転が可能になるとともに、粉砕量の向上につながる。また、振動の発生も少なくなり、騒音も緩和される方向に働くので、工場内の制御系機器に悪影響を与える可能性も少なくなり、且つ、工場周辺の民家に与える騒音又振動等の悪影響を低減することが可能である。
【0047】
以下、
図6等を用いて本発明による他の実施形態として溝付きの補助ローラ並びに高さ調整機1Dを使用した例を簡単に説明する。
前述した
図1に示す実施形態と
図6に示す他の実施形態の相違点は、補助ローラ5の構成、並びに、架台1Cを上下動させる高さ調整機1Dの有無である。
【0048】
図6に示した他の実施形態においては、補助ローラ50が複数の溝付きのローラである。また、補助ローラ50を取り付けたスイングレバー5Aを軸支する支持軸5Bを支持する架台1Cについて、上下動可能な高さ調整機1D上に設置されている。
【0049】
図6に示した他の実施形態によれば、運転中、スイングレバー5Aに取り付けた図示しない傾きセンサから、スイングレバー5Aの傾きを検出し、脱気の際における補助ローラ5の位置を算出する。そして、架台1Cの下に配した高さ調整機1Dにより支持軸5Bの高さ位置を変えて、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になるように配置し、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になった際に、補助ローラ5の周面下端の高さL2を、スイングレバー5Aを軸支する支持軸5Bの中心位置の高さL1と略一致又は一致させる。
【0050】
図6に示した実施形態によれば、仮に、設定した基準位置と、運転中における補助ローラ5の実際の位置がずれていた場合において、スイングレバー5Aを軸支する支持軸5Bの中心位置の高さL1を容易に変更して、略一致又は一致させることが容易である。
また、運転中に原料層の状態が安定しない場合、例えば、供給される原料の大きさが徐々に変化して脱気前の原料層の嵩密度が変化すること等により補助ローラ5の位置が上下に移動するケース等において、基準位置自体を変化させた方が良い場合がある。
図6に示した実施形態であれば、高さ調整機1Dにより支持軸5Bの高さを変更して、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になるように配置し直すことができる。したがって、運転中に原料層の状態が安定しない場合でも、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行にでき、補助ローラ5の周面下端の高さL2を、スイングレバー5Aを軸支する支持軸5Bの中心位置の高さL1と略一致又は一致させることができると言う点で効果が高い。
【0051】
また、溝付きの補助ローラ5を使用した
図6に示す実施形態は、圧密する際においてガスの抜け出しが良好でスムーズな脱気が可能であるという点においても効果が高い。
【0052】
次に、
図7等を用いて本発明による他の実施形態としてスイングレバー5Aに油圧シリンダと間隔調整装置を使用した例を簡単に説明する。
図7に示した他の実施形態においては、補助ローラ5を取り付けたスイングレバー5Aに対して、押圧シリンダ5C(本実施形態においては油圧シリンダ)と間隔調整機構であるストッパ5Dが取り付けられている。
【0053】
図7に示した実施形態においては、スイングレバー5Aに押圧シリンダ5Cを配して、スイングレバー5Aを引き付ける、或いは押し付ける等することによって、スイングレバー5Aに取り付けた補助ローラ5が、回転テーブル2に対して近接又は離間するように、回動させることが可能である。
【0054】
また、スイングレバー5Aに取り付けられたストッパ5Dには、ネジ部が形成されており、ストッパ5Dを回転させることにより、ストッパ5Dのミルケーシング1A側先端がミルケーシング1Aに対して前後進する。
【0055】
図7に示した実施形態においては、押圧シリンダ5Cを作動させてスイングレバー5Aに取り付けた補助ローラ5を回転テーブル2に対して近接するように回動させると、スイングレバー5Aに取り付けたストッパ5Dがミルケーシング1Aに当接して回動が停止する。なお、スイングレバー5Aに取り付けた補助ローラ5の周面下端の高さL2が、スイングレバー5Aを軸支する支持軸5Bの中心位置の高さL1と略一致又は一致する位置において、ストッパ5Dのミルケーシング1A側先端が、ミルケーシング1Aに対して当接するようにストッパ5Dの位置を調整している。
【0056】
図7に示した実施形態においては、簡便な構成で補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になるように配置することが可能であり、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になった際において、補助ローラ5の周面下端の高さL2を、スイングレバー5Aを軸支する支持軸5Bの中心位置の高さL1と略一致又は一致させることができる。
【0057】
なお、
図7に示した実施形態において、スイングレバー5Aに図示しない傾きセンサを取り付けていれば、運転中、センサからスイングレバー5Aの傾きを検出して、脱気の際における補助ローラ5の位置を算出することが可能である。
【0058】
例えば、運転中に原料層の状態が安定せず、押圧シリンダ5Cの押圧力が不足して補助ローラ5の位置が上昇した場合等のケースにおいても、本発明であれば、押圧シリンダ5Cの駆動力を調整して、補助ローラ5の周面下端と回転テーブル2の走行面とが平行になるように配置することが可能になる。