特開 2022-143778 竪型粉砕機及びその粉砕ローラの診断方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022143778

(43)【公開日】2022-10-03

(54)【発明の名称】竪型粉砕機及びその粉砕ローラの診断方法

(51)【国際特許分類】

   B02C 15/04 20060101AFI20220926BHJP

【ＦＩ】

B02C15/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021044473

(22)【出願日】2021-03-18

(71)【出願人】

【識別番号】300041192

【氏名又は名称】ＵＢＥマシナリー株式会社

(72)【発明者】

【氏名】三隅 高寛

【テーマコード（参考）】

4D063

【Ｆターム（参考）】

4D063EE03

4D063EE12

4D063EE22

4D063GA06

4D063GA07

4D063GA08

4D063GA10

4D063GC05

4D063GC12

4D063GC19

4D063GC29

4D063GC32

4D063GC40

4D063GD03

4D063GD04

(57)【要約】

【課題】竪型粉砕機の運転を停止することなくローラタイヤの摩耗量の情報を得ることができる構造と診断方法を提供する。
【解決手段】回転テーブル１８上に回転自在な粉砕ローラ（ローラタイヤ１７）を配して、前記回転テーブルと前記粉砕ローラ（ローラタイヤ１７）の間に噛み込まれることで圧縮とせん断力によって原料を粉砕する竪型粉砕機１１において、
前記回転テーブル１８のダムリング上から下部ケーシング１２Ｂ側面に沿って内部コーン１６まで延びる円筒状の仕切り部材１３を設け、
前記粉砕ローラ（ローラタイヤ１７）の噛み込み後の位置において、前記仕切り部材１３に前記粉砕ローラ（ローラタイヤ１７）に対応する排出口２４と、前記仕切り部材１３の外側面に前記排出口２４に対応する羽根板１０を備えることでガス吹上通路を形成したことを特徴としている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転テーブル上に回転自在な粉砕ローラを配して、前記回転テーブルと前記粉砕ローラの間に噛み込まれることで圧縮とせん断力によって原料を粉砕する竪型粉砕機において、
前記回転テーブルのダムリング上から下部ケーシング側面に沿って内部コーンまで延びる円筒状の仕切り部材を設け、
前記粉砕ローラの噛み込み後の位置において、前記仕切り部材に前記粉砕ローラに対応する排出口と、前記仕切り部材の外側面に前記排出口に対応する羽根板を備えることでガス吹上通路を形成している竪型粉砕機。

【請求項2】

ガス吹上通路は、仕切り部材の外側面に沿って上方に向かって螺旋状に形成され、
各粉砕ローラで粉砕された粉砕物を分級機へ誘導している請求項１に記載の竪型粉砕機。

【請求項3】

前記各粉砕ローラに対応する各ガス吹上通路内にダスト濃度測定機構を備えた請求項１又は２に記載の竪型粉砕機。

【請求項4】

各ガス吹上通路内に備えたダスト濃度測定機構によって、前記各ガス吹上通路内における粉砕ローラで粉砕された微細な粉砕物の濃度を連続的に測定する工程と、
測定した前記濃度と予め定められた基準値とを比較して前記粉砕ローラの状態を推測する工程を有する粉砕ローラの診断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

石炭、石灰石、セメント原料、クリンカ、スラグ、オイルコークス及びその他の無機原料、有機原料などの固体物を粉砕するための竪型粉砕機に関する。

【背景技術】

【0002】

粉砕機は石炭、石灰石、セメント原料などを粉砕して微粉化させる装置であり、竪型粉砕機は円盤状のテーブルに粉砕ローラを油圧や遠心力で押し付けて、粉砕ローラと回転テーブルの間で圧縮粉砕を行なっている。この竪型粉砕機は単位粉砕量あたりの動力消費が少なく、また効率的に粉砕できるといった特性を持っていることから広く利用されている。

【0003】

竪型粉砕機内へ原料をシュートより供給すると、内部コーンを介して、回転テーブルの中心に落下し、遠心力によって外周へ押し出され、粉砕ローラと回転テーブルの間に噛み込まれて圧縮とせん断力により粉砕される。この粉砕機内では、回転テーブルの外周部とケーシングとの間に隙間を設けており、その隙間からガスを噴出している。

【0004】

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の隙間方向へ向かいガスの気流に乗せられて上昇し搬送される。このようにして、上方につけられた分級機（セパレータ）へ送られ分級され、最後には外部へ製品として回収される。また、サイズが大きく粉砕が不十分なものは、分級機を通過することができず、再度、回転テーブル上へ供給されて粉砕される。

【0005】

このように、ガスの気流を利用して粉砕物を機内の上方へ搬送して取り出す一方で、ガス気流によって搬送できないような大きな粒径の粉砕物は回転テーブルより落下して、機体の下方の排出シュートから回収される。その後、回収された粉砕物はバケットエレベータによって機体の上方より再度、回転テーブル上に供給されて繰り返し所望の粒径になるまで粉砕する構成となっている。

【0006】

竪型粉砕機が粉砕する機能を果たすためには、粉砕部（特にローラタイヤ）を所定の形状のまま維持していくことが重要であるが、粉砕を行なっていると時間経過と共に摩耗が進行するとローラタイヤの形状は変形する。

【0007】

原料の投入位置や種類、粉砕条件などによって竪型粉砕機内へ供給された原料は回転テーブル上へ偏って流入し原料層の層厚が不均一になる。そのため、ケーシング内に固設されている複数の粉砕ローラのローラタイヤへかかる負荷は粉砕ローラの設置位置によって異なり、粉砕ローラごとの摩耗の進行程度にもばらつきが生じている。このようにローラタイヤが摩耗すると、原料の粉砕が不十分になり、得られる粉砕物の品質や量が低下してしまう。
また、分級機によって粉砕が不十分な粉砕物を再度、粉砕するための余分なエネルギーを消費してしまう。再度、粉砕を行なったとしても、このように摩耗したローラタイヤでは、所望の粒径の粉砕物を得ることは難しい。
このため、特許文献１に開示されているように、摩耗が進行すると粉砕ローラのローラタイヤを交換できる構造を採用している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００７－０６１６８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、これまで安全操業を行なっていく上で、ローラタイヤの摩耗量は重要な管理値とされてきたが、その測定は竪型粉砕機の運転停止時でしか行えず、効率の悪い作業である上に、途中経過を確認することもできず少ない情報で推定するしかなかった。そのため、想定外の操業停止や突発的なメンテナンス作業が発生するリスクがあった。これらのリスクを回避するために、寿命が十分あるにも関わらず想定した寿命より前にローラタイヤの交換を行なうという無駄が生じていた。

【0010】

上記の問題に鑑みて、本発明が解決しようとする課題は、竪型粉砕機の運転を停止することなくローラタイヤの摩耗量の情報を得ることができる竪型粉砕機と診断方法を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、第１の手段として、回転テーブル上に回転自在な粉砕ローラを配して、前記回転テーブルと前記粉砕ローラの間に噛み込まれることで圧縮とせん断力によって原料を粉砕する竪型粉砕機において、
前記回転テーブルのダムリング上から下部ケーシング側面に沿って内部コーンまで延びる円筒状の仕切り部材を設け、
前記粉砕ローラの噛み込み後の位置において、前記仕切り部材に前記粉砕ローラに対応する排出口と、前記仕切り部材の外側面に前記排出口に対応する羽根板を備えることでガス吹上通路を形成している竪型粉砕機を提供することにある。
上記第１の手段によれば、粉砕ローラごとに粉砕物が排出されるための排出口を備えており、排出口から竪型粉砕機の上部へ向かって流れるガス気流に沿って、円筒状の仕切り部材の外側面に羽根板を形成することでガス吹上通路を構成できる。このガス吹上通路は、各粉砕ローラに対応する各排出口の開口を通過できる粒径になった粉砕物が排出されていき、分級機へと誘導されるもので、上昇気流と自然落下流が衝突して生じる無駄なエネルギーの消費を防ぐことができる。

【0012】

上記課題を解決するために、第２の手段として、ガス吹上通路は、仕切り部材の外側面に沿って上方に向かって螺旋状に形成され、
各粉砕ローラで粉砕された粉砕物を分級機へ誘導している第１の手段に記載の竪型粉砕機を提供することにある。
上記第２の手段によれば、粉砕ローラごとに対応する排出口ごとに羽根板を備えることで、ガス吹上通路を形成している。このガス吹上通路は、各粉砕ローラに対応する各排出口の開口を通過できる粒径になった粉砕物が排出されていき、分級機へと誘導されるもので、上昇気流と自然落下流が衝突して生じる無駄なエネルギーの消費を防ぐことができる。
また粉砕ローラごとにガス吹上通路が対応しているため、各粉砕ローラによる粉砕の進行状態はガス吹上通路内の雰囲気へ反映される。

【0013】

上記課題を解決するために、第３の手段として、前記各粉砕ローラに対応する各ガス吹上通路内にダスト濃度測定機構を備えた第１又は２の手段に記載の竪型粉砕機を提供することにある。
上記第３の手段によれば、粉砕ローラに対応する各ガス吹上通路内に備えられたダスト濃度測定機構によって、各ガス吹上通路内の粉砕物の濃度を示すダスト濃度を連続的に測定することで、各粉砕ローラにおける粉砕の進行状態を推測できる。

【0014】

上記課題を解決するために、第４の手段として、各ガス吹上通路内に備えたダスト濃度測定機構によって、前記各ガス吹上通路内における粉砕ローラで粉砕された微細な粉砕物の濃度を連続的に測定する工程と、
測定した前記濃度と予め定められた基準値とを比較して前記粉砕ローラの状態を推測する工程を有する粉砕ローラの診断方法を提供することにある。
上記第４の手段によれば、各粉砕ローラに対応するガス吹上通路内に設けられたダスト濃度測定機構によって、各ガス吹上通路内の粉砕物の濃度を示すダスト濃度を連続的に測定することで、各粉砕ローラにおける粉砕の進行状態をリアルタイムに確認し、各粉砕ローラの状態を推測できるため、適切なタイミングで粉砕ローラの摩耗したローラタイヤを交換することが可能になる。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、各粉砕ローラのローラタイヤに対応するガス吹上通路と、そのガス吹上通路内にダスト濃度測定機構を設けることによって、上昇気流と自然落下流が衝突して生じる無駄なエネルギーの消費を防ぐだけでなく、粉砕ローラの摩耗したローラタイヤを適切なタイミングで交換できるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の竪型粉砕機の側断面図である。

【図2】図１の切断線Ａ-Ａからみた断面図である。

【図3】本発明の竪型粉砕機における羽根板の配置を説明した斜視図である。

【図4】従来の竪型粉砕機の側断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。従来技術として図４を説明した後に、図１～３を参照して本発明について説明する。

【0018】

［従来の竪型粉砕機１］
図４は、従来の竪型粉砕機１の側断面図である。図示のように、従来の竪型粉砕機１には、外郭を形成する上部ケーシング２Ａ及び下部ケーシング２Ｂの下方に設置された減速機と駆動モータ（不図示）によって駆動される回転テーブル８と粉砕ローラを備えている。また、回転テーブル８の上方には、形状が漏斗状の内部コーン６を配し、内部コーン６の上部に分級機５が固定されている。分級機５の中心及び内部コーン６の下部開口の中心と同軸上に円筒状の原料供給口３を配置しており、原料供給口３より投入された原料は、回転テーブル８上に堆積していく。堆積した原料は、粉砕ローラのローラタイヤ７と回転テーブル８の間に噛み込まれて圧縮とせん断力によって粉砕される。
さらに、粉砕物は回転テーブル８の下方にあるガス導入口９から導入したガス気流によって上方へ搬送され、分級機５を介して所望の粒径のみが竪型粉砕機の上部にある上部取出口４からガスとともに取り出されている。

【0019】

［本発明の竪型粉砕機１１］
図１は、本発明の竪型粉砕機１１の側断面図である。本発明の竪型粉砕機１１内には、本来、複数の粉砕ローラが備えられているが、省略して１組の粉砕ローラのローラタイヤ１７と排出口２４、羽根板１０のみを図示している。
本発明の実施形態は、回転テーブル１８のダムリング上から下部ケーシング１２Ｂの側面に沿って分級機１５まで延出して、回転テーブル１８の円周を囲んで回転テーブル１８上と内部コーン１６の間にある空間を囲むように円筒状の仕切り部材１３を設けている。
円筒状の仕切り部材１３の上端は内部コーン１６に、下端は回転テーブル１８に接触しない程度にそれぞれ僅かな隙間を設けられており、下部ケーシング１２Ｂの側面に支持部材（不図示）によって仕切り部材１３は固定されている。また、円筒状の仕切り部材１３はケーシングと同じ強度を有した鋼材であり、その外径と回転テーブルの外径は同じサイズである。

【0020】

円筒状の仕切り部材１３には排出口２４が設けられており、排出口２４は粉砕ローラのローラタイヤ１７の噛み込み後の位置（反噛み込み位置）にあって、所定の粒径に粉砕された粉砕物は排出口２４から排出され上方へ羽根板１０に沿って分級機１５まで吹き上げられていく。その後、分級機１５を介して上部取出口１４より粉砕物（製品）が取り出される。
羽根板１０は、風向制御板２５の傾斜角度と同じ角度をもって、回転テーブル１８上の反噛み込み側から仕切り部材１３の外側面に沿って旋回しながら上方にある分級機１５まで螺旋状に延びて形成されている。
なお、風向制御板２５は図１に示すように上方に向かって左側から右側に向かって傾いて配された長方形の板であり、環状の隙間に沿って一定間隔を開けて複数個設けられている。

【0021】

図２は、粉砕ローラが４個ある場合の図１の切断線Ａ-Ａからみた断面図である。図２に示すように、排出口３４は粉砕ローラのローラタイヤ３７と対応するように、仕切り部材３３にローラタイヤ３７と同数備えられている。また、下部ケーシング３２Ｂと仕切り部材３３との間の環状隙間において、羽根板３０は仕切り部材３３の外側面に沿って排出口３４に対応するように、排出口３４と同数の羽根板３０が備えられている。
つまり、ローラタイヤ３７と排出口３４、羽根板３０はそれぞれ同数個備えられているため、下部ケーシング３２Ｂと仕切り部材３３との環状隙間において、羽根板３０同士の間の通路であるガス吹上通路３６も同数個形成され、粉砕ローラのローラタイヤ３７ごとに粉砕された粉砕物が対応するガス吹上通路３６を通って上方へと吹き上げられ搬送されている。

【0022】

また図３には、本発明の竪型粉砕機における羽根板の配置を説明した斜視図が示してある。羽根板４０は、下部ケーシング４２Ｂと仕切り部材４３との環状隙間にあって、柵状又は格子状の排出口４４の右下端を始点にして風向制御板４５の傾斜角度と同じ角度をもって、仕切り部材４３の外側面に沿って上方に向かって旋回しながら螺旋状に形成されている。

【0023】

排出口４４の開口部の形状は微粉のみが通過できる柵状又は格子状に形成しており、スリット又は網目を通過できない粒径の大きい原料は排出されず回転テーブル上に留まり再度粉砕することができる。つまり、排出口４４の開口サイズを調整することによって、ある程度の所望の粒径まで粒度調整が可能になる。また、分級機を通過できなかった粉砕物は、再度、内部コーンを経由して回転テーブル上に供給される。
このようにして、粉砕物が分級機を通過できずに落下して生じる自然落下流が発生する頻度を抑えることができるため、従来の竪型粉砕機で生じていた分級機へ向かう上昇気流と分級機を通過できなかった粉砕物が落下して生じる自然落下流が衝突して生じる無駄なエネルギーの消費を防ぐことができる。

【0024】

さらに、図２に示したように粉砕ローラのローラタイヤ３７ごとにガス吹上通路３６が対応しているため、ガス吹上通路３６の雰囲気はローラタイヤ３７による粉砕の進行状態を反映させることが可能になる。そのため、ガス吹上通路３６内にダスト濃度測定機構としてダスト濃度計（不図示）を設け、ガス吹上通路３６内の粉砕物の濃度を示すダスト濃度を計測することで各ローラタイヤ３７による粉砕の進行状態を推測できるようになる。 このダスト濃度計は光散乱方式または光透過方式が好ましく、ガス吹上通路３６内のダスト濃度計によって計測した値が予め定められた基準値よりも高いか低いかを判定する。つまり、粉砕が正常に行なえている運転状態にあるほどダスト濃度は高い。
このとき、原料供給量によってガス吹上通路３６内のダスト濃度は変動するため、予め定められた基準値は原料供給量を考慮して求められている。
また、ダスト濃度測定機構は前述したガス採取の必要がない方式以外に、捕集器によってガス吹上通路３６内から採取したガス中のダスト濃度を測定する方式であっても良い。

【0025】

実施例として、粉砕ローラのローラタイヤａ～ｄに対応するガス吹上通路ａ～ｄを備える竪型粉砕機において、ガス吹上通路内のダスト濃度計によって計測した値が予め定められた基準値よりも高いか低いかを判定した結果を表１にまとめた。

【0026】

【表1】

【0027】

ダスト濃度を測定した結果がＡの場合は、ガス吹上通路ごとの濃度が予め定められた基準値に対して全て高いため、運転状態は安定していると判定され、対応するローラタイヤａ～ｄは摩耗が進行していない正常な状態であると診断できる。
また、ダスト濃度の測定結果がＢの場合は、ガス吹上通路ごとの濃度が予め定められた基準値に対してバラつき（高いものと低いもの）があるため、運転状態は不安定であると判定され、ダスト濃度が基準値よりも低い値を示したローラタイヤｂとｃは摩耗が進行していると診断できる。
そして、ダスト濃度の測定結果がＣの場合は、ガス吹上通路ごとの濃度が予め定められた基準値に対して全て低いため、運転状態は不安定であると判定され、対応するローラタイヤａ～ｄは摩耗が進行していると判断できる。

【0028】

以上のように、竪型粉砕機の運転時にガス吹上通路内のダスト濃度を測定することで得られる情報から、各粉砕ローラのローラタイヤの摩耗の進行度合を診断できる。これまでは安定した運転を確保するために、寿命が十分あるにも関わらず想定した寿命より前にローラタイヤの交換を行なってきていたが、本実施例によって摩耗の進行度合から交換するべきローラタイヤを見極めて無駄のない適切なタイミングで交換作業を行なうことができるようになる。
さらには、突発的なメンテナンス作業が生じないように、竪型粉砕機の運転を停止することなくメンテナンス作業を計画することもできる。

【0029】

上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

【符号の説明】

【0030】

１ 従来の竪型粉砕機
２Ａ、１２Ａ 上部ケーシング
２Ｂ、１２Ｂ、３２Ｂ、４２Ｂ 下部ケーシング
３ 原料投入口
４、１４ 上部取出口
５、１５ 分級機
６、１６ 内部コーン
７、１７、３７ ローラタイヤ
８、１８ 回転テーブル
９、１９ ガス導入口
１０、３０、４０ 羽根板
１１ 本発明の竪型粉砕機
１３、３３、４３ 仕切り部材
２４、３４、４４ 排出口
２５、４５ 風向制御板
３６ ガス吹上通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】