JP2018164902A - 竪型粉砕機の粉砕ローラ - Google Patents

Abstract

【課題】粉砕ローラによる破砕効率を向上させた竪型粉砕機の粉砕ローラを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラ１６は、回転テーブル１４上に粉砕原料を介して接して回転自在に転動し、前記粉砕原料を粉砕する竪型粉砕機の粉砕ローラ１６において、前記粉砕ローラ１６は、截頭円錐台形状であり、小径側と大径側の間の破砕面であって軸回りに沿って、前記大径側よりも前記小径側のローラ径を小さくした段差５０を設けたことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、主に、石炭、オイルコークス、石灰石、スラグ、クリンカ、セメント原料、その他の無機原料、又は化学品、バイオマス等の有機原料を回転テーブル上で従動する粉砕ローラで粉体に粉砕する竪型粉砕機の粉砕ローラに関する。

石炭、バイオマス等の原料を粉砕する粉砕機として、竪型粉砕機が広く用いられている。従来の竪型粉砕機は、粉砕機の外郭を形成するケーシング内に、回転テーブルと、回転テーブルの上面外周部を円周方向に等分する位置に配置した複数個の粉砕ローラを備えている。

このような竪型粉砕機は、回転テーブルの中央に粉砕原料が供給されると回転テーブルの回転により、粉砕原料が回転テーブルの外周部へと移動する。外周部には、粉砕ローラが圧接して回転しているので、粉砕原料は、粉砕ローラと回転テーブルの間へ侵入して粉砕される。そして、回転テーブルの外周面とケーシングの内周面との間の環状通路から吹き上がる熱空気によって、熱空気とともに粉粒体が乾燥されながらケーシング内を上昇する。粉粒体は、ケーシング内の上部に設けた分級手段によって振り分けられて所定粒度の製品が外部へ排出される。分級手段を通過できない粗粉は再度回転テーブル上に落下して粉砕される。

竪型粉砕機の粉砕ローラは、円環状に形成されるもののほか、截頭円錐台形状に形成されるものがある（例えば特許文献１に開示）。粉砕時に回転テーブルの中心側に供給された粉砕原料には、回転テーブルの回転によって遠心力が作用して回転テーブルの大径側に移動する力が作用する。回転テーブルのテーブル面には粉砕ローラが間隔を開けて配置されており、両者の間に粉砕原料が挟まれて回転テーブルと粉砕ローラの間の圧縮力によって破砕された粉粒体となる。

特開２０１６−１７９４２８号公報

しかしながら、粉砕ローラの外周の粉砕面と回転テーブルのテーブル面は、粉砕物がない状態で粉砕ローラの幅方向に沿って小径側と大径側で同じ間隔、換言すると粉砕ローラの破砕面は一直線状となっている。供給された破砕前の粉砕原料は粉砕後の粉砕物よりもサイズが大きいため、この破砕前の破砕原料の大きさで粉砕ローラの持ち上げ寸法（粉砕ローラの破砕面とテーブル面の隙間）が決まってしまう。従って、サイズの大きい粉砕原料を小径側で噛み込むと、大径側も一体的に持ち上がるので、粉砕ローラの破砕面とテーブル面の間が過剰に空いてしまい大径側の粉砕力が小さくなってしまうおそれが生じていた。

上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、粉砕ローラによる粉砕原料の破砕効率を向上させた竪型粉砕機の粉砕ローラを提供することを目的とする。

本発明は上記の課題を解決するための第１の手段として、回転テーブル上に粉砕原料を介して接して回転自在に転動し、前記粉砕原料を粉砕する竪型粉砕機の粉砕ローラにおいて、
前記粉砕ローラは、截頭円錐台形状であり、小径側と大径側の間の破砕面であって軸回りに沿って段差を設けて、前記大径側よりも前記小径側のローラ径を小さくしたことを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラを提供することにある。
このような構成を採用することにより、粉砕原料の導入部となる小径側の破砕面と回転テーブルのテーブル面との間に隙間が形成されて粉砕原料が導入し易くなり効率的に破砕できる。また破砕原料の粒間同士を圧縮して破砕することができ、粉砕ローラ及び回転テーブルの摩耗や傷の発生が少なくなる。また粒間同士が点接触するため、圧縮力が集中荷重となり、破砕効率を向上できる。

本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、前記第１の手段において、前記段差は、前記小径側の破砕面を回転テーブル上面とほぼ平行に形成し、前記小径側から前記大径側に向けてテーパ形状に形成したことを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラを提供することにある。
このような構成を採用することにより、粉砕原料の導入部となる小径側の破砕面と回転テーブルのテーブル面との間に平行な隙間が形成され圧縮力をテーブル面に垂直に作用させて食い込み易くなる。次いでテーパ形状の破砕面により隙間が大径側の破砕面に向けて次第に少なくなると共に粒間空隙も減少して粒間破砕を効率的に行うことができる。

本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、前記第２の手段において、前記小径側の破砕面及び前記テーパ形状の破砕面と対向する回転テーブル上面に突起部を設け、
前記突起部は、前記回転テーブルの回転中心から放射状に複数形成したことを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラを提供することにある。
このような構成を採用することにより、粉砕ローラの破砕面とテーブル面の間に粉砕原料を噛み込むときに回転テーブルの回転により粉砕原料と回転テーブル間の滑りを少なくすることができる。これにより粉砕原料の噛み込み性が向上し、粉砕効率を向上できる。

上記のような本発明によれば、粉砕原料の導入部となる小径側の破砕面と回転テーブルのテーブル面との間に隙間が形成されて粉砕原料が導入し易くなり効率的に破砕できる。また破砕原料の粒間同士を圧縮して破砕することができ、粉砕ローラ及び回転テーブルの摩耗や傷の発生が少なくなる。また粒間同士が点接触するため、圧縮力が集中荷重となり、破砕効率を向上できる。

本実施形態の竪型粉砕機の粉砕ローラの説明図である。 突起部を備えた竪型粉砕機の粉砕ローラの説明図である。 竪型粉砕機の構成概略図である。

本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラの実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。

［竪型粉砕機１０］
図３は竪型粉砕機の構成概略図である。図３に示すように竪型粉砕機１０は、ケーシング１２と、回転テーブル１４と、回転テーブル１４の上面外周部を円周方向に等分する位置に配置した複数個の粉砕ローラ１６と、回転テーブル１４の外周に沿って形成した環状通路４０と、ケーシング１２の上部に設けた分級手段３０と、回転テーブル１４の外周縁部上に取り付けたダムリング４８を主な基本構成としている。

粉砕ローラ１６は、支点となる下部ケーシング１２Ｂに回動自在に軸着した上部アーム２０と、上部アーム２０と一体に形成した下部アーム２２とを介して油圧シリンダ２４のピストンロッドに連結されている。粉砕ローラ１６は油圧シリンダ２４の作動によって回転テーブル上面１４Ａに横圧されて、回転テーブル１４に粉砕原料を介して従動することによって回転する。

ケーシング１２の回転テーブル上面１４Ａの上方には、分級手段３０が設けられている。
分級手段３０は、回転軸３０ａと、回転羽根３０ｂと、固定羽根３０ｃを備えている。回転軸３０ａはケーシング１２の上面から下方へ垂下し、外部の駆動モータ（不図示）により回転自在な構成である。回転軸３０ａの下部には、回転軸３０ａを軸心として環状に複数の回転羽根３０ｂが並んで形成されている。さらに、回転羽根３０ｂの外周には、複数の固定羽根３０ｃが並んで形成されている。回転羽根３０ｂ及び固定羽根３０ｃはいずれも、長手方向が回転軸３０ａの軸心と平行に配置されており、ケーシング１２内を上昇してきた熱空気は、回転軸３０ａ軸心と平行な羽根の隙間から供給される。このような構成の分級手段３０は、回転軸３０ａと共に回転羽根３０ｂが回転し、固定羽根３０ｃと回転羽根３０ｂを通過した微細な粉粒体（微粉）のみが上部取出口４４から排出される。

固定羽根３０ｃの下端部には、内部コーン３０ｅ及びフィード管３０ｆが設けられている。内部コーン３０ｅは、上方から下方に向かって径が小さくなる漏斗状に形成し、フィード管３０ｆは、内部コーン３０ｅの下端に接続する円筒状に形成し、分級手段３０を通過できなかった粉粒体を捕捉して、フィード管３０ｆを介して下部の排出口から回転テーブル上面１４Ａへ供給する構造となっている。

内部コーン３０ｅには、原料投入シュート３４が接続している。この原料投入シュート３４を介して原料投入口３２から回転テーブル上面１４Ａに原料が投入される。
原料投入シュート３４から投入した原料は、回転テーブル上面１４Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面１４Ａの外周部に移動して、回転テーブル上面１４Ａと粉砕ローラ１６の間に噛み込まれ粉砕される。そして、粉砕された粉粒体の一部は、回転テーブル上面１４Ａの外縁部に周設されて原料の層厚を調整するダムリング４８を乗り越えて、回転テーブル上面１４Ａの外周部とケーシング１２の隙間である環状通路４０へと向かう。ここで、下部ケーシング１２Ｂの回転テーブル１４の下方には、所定温度に加熱された熱空気を導入するためのガス導入口４２を設けている。

竪型粉砕機１０の運転中において、ガス導入口４２より熱空気を導入することによって、ケーシング１２内において回転テーブル１４の下方から分級手段３０を通過して上部取出口４４へと流れる熱空気の気流が生じている。
竪型粉砕機１０内に投入した原料と、回転テーブル１４と粉砕ローラ１６に粉砕されて後述するダムリング４８を乗り越えた粉粒体の一部は、環状通路４０からの熱空気によって吹き上げられてケーシング１２内を上昇し、分級手段３０に到達する。

ここで、径及び質量の大きな粉粒体は、分級手段３０の固定羽根３０ｃ及び回転羽根３０ｂを通過することができず、内部コーン３０ｅに落下して再度粉砕ローラ１６に噛み込まれて粉砕される。一方、径の小さな粉粒体は、隙間を開けて並べられた固定羽根３０ｃ及び回転羽根３０ｂの間を抜けて分級手段３０を通過して上部取出口４４よりケーシング１２外へ取り出される。
また、粉砕ローラ１６に噛み込まれずそのまま環状通路４０に達したような一部の極大の粒径の原料は、環状通路４０より回転テーブル１４の下方に落下して下部取出口４６より竪型粉砕機１０の外に取り出される。

［粉砕ローラ１６］
図１は本実施形態の竪型粉砕機の粉砕ローラの説明図である。図示のように粉砕ローラ１６は、截頭円錐台形状であり、小径側と大径側の間の破砕面であって軸回りに沿って、大径側よりも小径側のローラ径を小さくした段差５０を設けている。
段差５０は、小径側の破砕面を回転テーブル上面１４Ａとほぼ平行となるように形成している。そして小径側から大径側に向けてテーパ形状に形成している。
このような構成の粉砕ローラ１６は、従来のように破砕面の大径側と小径側が一直線状に形成された形状と異なり、小径側のローラ径が大径側よりも小さくなり、回転テーブル上面との隙間も大径側より小径側を大きく形成することができる。

また粉砕ローラ１６の小径側の破砕面からテーパ形状に渡って粗粉砕ゾーン、大径側の破砕面のうち小径側が粉砕ゾーン、回転テーブル１４のダムリング４８側が微粉砕ゾーンであり、微粉砕ゾーン＜粉砕ゾーン＜粗粉砕ゾーンの順にサイズが大きくなっている。粗粉砕ゾーンは粉砕ゾーン及び微粉砕ゾーンよりも回転テーブル上面との隙間が大きくなっている。このため粗粉砕ゾーンでは供給されたサイズの大きい粉砕原料が導入、すなわち入り込み易くなっている。

［作用］
上記構成による本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラの作用について、以下説明する。

竪型粉砕機１０の回転テーブル１４を回転させると、油圧シリンダ２４によって回転テーブル上面１４Ａに横圧された粉砕ローラ１６も回転する。そして、原料投入口３２から回転テーブル上面１４Ａに粉砕原料が投入されると、回転テーブル上面１４Ａに落下して回転テーブル上面１４Ａを渦巻き状の軌跡を描きながらテーブルの外周部に向かって移動して、回転テーブル上面１４Ａと粉砕ローラ１６の間に噛み込まれ粉砕される。
粉砕ローラ１６には粉砕面の小径側と大径側の間に段差を形成しており、供給された粉砕原料は、回転テーブル上面との隙間が大きい小径側の破砕面に入り易くなっている。小径側の破砕面は、回転テーブル上面とほぼ平行に形成しているため、粉砕ローラ１６による圧縮力を回転テーブル上面に対して垂直に作用して食い込み易く、すなわち破砕し易くなっている。
次にテーパ形状の破砕面では小径側の破砕面よりも隙間、スペースが次第に狭くなっており、粒間の空隙が減少すると共に粒間破砕が行われる。
ここで図１中のＷ１は小径側の破砕力、Ｗ２は大径側の破砕力を示し、Ｆ１は小径側の回転テーブル上面の粉砕物の遠心力、Ｆ２は大径側の回転テーブル上面の粉砕物の遠心力を示している。一般的に破砕力Ｗ１はＷ２よりも粉砕ローラの揺動中心から離れている（Ｌ１＞Ｌ２）ため小さくなる。また遠心力Ｆ１はＦ２よりも回転テーブルの回転中心に近いため（ｒ２＞ｒ１）小さくなる。Ｆ１＜Ｆ２で本実施形態の粉砕面に段差５０を設けた粉砕ローラ１６によれば、小径側の破砕面に供給された粉砕原料が溜まり易く破砕効率が向上する。
また、大径側の粉砕面、すなわち微粉砕ゾーンでは微粉分が多く存在し、圧縮力Ｗ２が分散（クッション効果）されて、かつ遠心力Ｆ２により素早く回転テーブル１４のダムリング４８を乗り越えて外部へ排出され易くなる。

このような本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラによれば、粉砕原料の導入部となる小径側の破砕面と回転テーブルのテーブル面との間に隙間が形成されて粉砕原料が導入し易くなり効率的に破砕できる。また破砕原料の粒間同士を圧縮して破砕することができ、粉砕ローラ及び回転テーブルの摩耗や傷の発生が少なくなる。また粒間同士が点接触するため、圧縮力が集中荷重となり、破砕効率を向上できる。

［変形例］
図２は突起部を備えた竪型粉砕機の粉砕ローラの説明図であり、（１）は側面図であり、（２）は回転テーブル上面の平面図である。図示のように回転テーブル上面１４Ａと粉砕ローラ１６の小径側の粉砕面の間にテーブル面から突出した突起部６０を形成している。この突起部６０は、回転テーブル上面１４Ａで回転中心から放射状に形成している。
前述のように段差５０を設けることにより粉砕ローラ１６の小径側のローラ径が小さくなり、回転テーブル上面との隙間が大きくなっている。このため、この隙間に突起部６０を設けることができる。供給された粉砕原料が破砕されて大径側に移動すると、粉砕ローラ１６の回転力が低下して粉砕物と回転テーブルの間で滑り、噛み込み性能が低下してしまう。このため突起部６０を設けることによって、供給された粉砕原料を破砕面に導入し易くすると共に、粉砕物と回転テーブルの間の滑りがなくなって、粉砕ローラと回転テーブル間の粉砕原料を介した圧縮力が効果的に作用して粉砕効率が向上する。

本発明は、石炭、バイオマス等の原料を回転テーブルの回転に従動する粉砕ローラで粉砕する竪型粉砕機に特に有用である。

１０………竪型粉砕機、１２………ケーシング、１２Ｂ………下部ケーシング、１４………回転テーブル、１４Ａ………回転テーブル上面、１６………粉砕ローラ、２０………上部アーム、２２………下部アーム、２４………油圧シリンダ、３０………分級手段、３０ａ………回転軸、３０ｂ………回転羽根、３０ｃ………固定羽根、３０ｅ………内部コーン、３０ｆ………フィード管、３２………原料投入口、３４………原料投入シュート、４０………環状通路、４２………ガス導入口、４４………上部取出口、４８………ダムリング、５０………段差、６０………突起部。

Claims (3)

1. 回転テーブル上に粉砕原料を介して接して回転自在に転動し、前記粉砕原料を粉砕する竪型粉砕機の粉砕ローラにおいて、
   前記粉砕ローラは、截頭円錐台形状であり、小径側と大径側の間の破砕面であって軸回りに沿って、前記大径側よりも前記小径側のローラ径を小さくした段差を設けたことを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラ。
2. 前記段差は、前記小径側の破砕面を回転テーブル上面とほぼ平行に形成し、前記小径側から前記大径側に向けてテーパ形状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の竪型粉砕機の粉砕ローラ。
3. 前記小径側の破砕面及び前記テーパ形状の破砕面と対向する前記回転テーブル上面に突起部を設け、
   前記突起部は、前記回転テーブルの回転中心から放射状に複数形成したことを特徴とする請求項２に記載の竪型粉砕機の粉砕ローラ。

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