JP2795361B2 - 粉砕設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明の粉砕設備は，ボールミル
などの仕上ミルの予備粉砕機として竪型粉砕機を使用す
るものであって，主としてセメントクリンカ，高炉スラ
グなど特に硬くて粉砕し難く，かつ，摩耗性の強い原料
を微粉砕する粉砕設備に関する。

【０００２】

【従来の技術】石灰石や高炉スラグ，セメント原料など
の化学品を細かく粉砕し粉体とする粉砕機の一種とし
て，図６に示すように，回転テーブルと粉砕ローラとを
備えた竪型粉砕機１が広く用いられている。この種の粉
砕機は，円筒状ケーシング１５の下部においてモータ２
Ａにより減速機２で駆動されて低速回転する円盤状の回
転テーブル３Ａと，その上面外周部を円周方向へ等分す
る箇所に油圧などで圧接されて従動回転する複数個の粉
砕ローラ４とを備えている。

【０００３】粉砕ローラ４はケーシング１５に軸６によ
って揺動自在に軸支されたアーム５とアーム７を介して
油圧シリンダ９のピストンロッド１０に連結されてお
り，油圧シリンダ９を作動させることにより，粉砕ロー
ラ４を回転テーブル３Ａ上に押圧して原料への粉砕圧力
を与えている。３Ｂは回転テーブル３Ａの外周縁に設け
られ原料層厚を調整するダムリング，１４は回転テーブ
ル３Ａ周囲のガス吹上用環状空間通路，１４Ａはガス供
給路，１３は羽根１３Ａにより粉砕された原料を分級す
る回転セパレータ，１６はガスと共に製品を取出す排出
口，１７は原料投入シュートである。

【０００４】このような竪型粉砕機において，回転テー
ブルの中央部へ原料投入シュート１７で供給された原料
は，回転テーブル３Ａの回転によりテーブル半径方向の
遠心力を受けて回転テーブル３Ａ上を滑るときに回転テ
ーブル３Ａにより回転方向の力を受け，回転テーブル３
Ａとの間で滑って回転テーブル３Ａの回転数よりいくら
か遅い回転を行なう。以上２つの力，すなわち，半径方
向と回転方向の力とが合成され，原料は回転テーブル３
Ａ上を渦巻状の軌跡を描いて回転テーブル３Ａの外周部
へ移動する。この外周部には，ローラが圧接されて回転
しているので，渦巻線を描いた原料は粉砕ローラ４と回
転テーブル３Ａとの間へローラ軸方向とある角度をなす
方向から進入して噛込まれて粉砕される。

【０００５】一方，ケーシング１５の基部にはダクトに
よって空気，あるいは熱風などのガスが導かれており，
このガスが回転テーブル３Ａの外周面とケーシングの内
周面との間の環状空間部１４から吹き上がることによ
り，粉砕された微粉体はガスに同伴されてケーシング１
５内を上昇し，上部に位置するセパレータ１３の羽根１
３Ａにより分級作用を受け，所定粒度の製品はガスと共
に排出口１６から排出され次の工程へ送られる。

【０００６】近年粉砕原料の製品粒度への要求は年々高
まり，微粉砕あるいは超微粉砕と称されるように，益々
製品粒度の微細化が望まれるようになった。そこで単一
の粉砕機でその要求に応じることは困難になり，このた
め，たとえばボールミル等の仕上ミルに原料を投入する
前に予備粉砕機として竪型粉砕機を使用し，竪型粉砕機
の粉砕産物を振動篩でふるい分けして微粉のみを仕上ミ
ルへ供給する方法が採用されるようになった。図５はこ
の場合のフローシートを示し，原料コンベヤ６０によっ
て供給された原料ホッパ７０の原料はコンスタントフィ
ード・ウェア８０を経て，竪型粉砕機１で粉砕され，産
物はバケットエレベータ９０を介して振動篩１００に導
かれてスクリーニングされ，微粉のみ仕上ミル（ボール
ミル）１１０で粉砕され，オーバサイズの産物は再び竪
型粉砕機１で予備粉砕されるようになっている。１２０
は分級装置，１３０は集塵装置，１４０は吸引ファンで
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上に述べた予備粉砕お
よび本粉砕による２段粉砕では，予備粉砕の産物を振動
篩でふるい分けしており，篩のメインテナンスが問題と
なる。すなわち，たとえば，スラグを含有するセメント
クリンカの微粉砕を行なう場合など摩耗性の特に激しい
原料では，一般的に言って２〜３ケ月毎に振動篩の点検
と部品交換が必要となり，この取替え作業には数時間の
運転停止を余儀なくされ，運転休止による生産性の低下
が避けられなかった。したがって振動篩に代る代替手段
の採用が当面する課題であった。

【０００８】また，スラグやクリンカなど硬くて被粉砕
性の悪い原料をかなり細かく粉砕するときには，強い加
圧力を粉砕ローラに加えるので原料層厚は比較的小さ
く，そのため振動が発生しやすく，発生する振動値（振
幅）は通常の原料に比べて大きく，安定した連続運転が
継続し難いという難点があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上に述べた課題を解決す
るために、本発明の粉砕設備においては、予備粉砕機と
して使用する竪型粉砕機と、該竪型粉砕機へ原料を供給
する秤量機を備えた原料供給設備と、該竪型粉砕機の粉
砕産物を粉砕する仕上ミルと、粉砕後の微粉を分級する
分級装置と、分級後の精粉を捕集する集塵装置ならびに
吸引ファンとから構成される粉砕設備であって、該竪型
粉砕機は回転テーブルの外周部上面に複数個の回転自在
な粉砕ローラを配置し、粉砕ローラに所定の粉砕力を与
えて回転テーブル上面と粉砕ローラ周面との間で原料を
粉砕する竪型粉砕機であって、ケーシングに振動計を装
着するとともに、運転中における回転テーブルと粉砕ロ
ーラ間の原料層厚を測定する層厚計を備え、回転テーブ
ル駆動用の電動機を可変速電動機とし、かつ、前記振動
計の指示値と前記層厚計の指示値と前記原料供給設備の
秤量機の指示値を入力してあらかじめ設定されたアルゴ
リズムにより振動レベルの判定と原料層厚の判定と原料
供給量の判定を行なってそれぞれの設定された適正値を
逸脱したとき、該可変速電動機の回転数を変更するか、
原料供給量を変更する操作指令信号を発信する制御装置
を備え、前記回転テーブルの外周下部に粉砕産物の排出
口を具備してなる構成とした。

【００１０】

【作用】本発明の粉砕設備は，予備粉砕機として採用す
る竪型粉砕機で粉砕された粉砕産物の粗粒を仕上ミルに
供給して粉砕する２段粉砕とし，仕上ミルの粉砕産物お
よび竪型粉砕機の精粉を分級して微粉を製品とする一
方，分級後の粗粉は再び仕上ミルにて粉砕されるから粉
砕効率が高い。また，仕上ミルへ供給する経路では振動
篩を省略しているので運転休止も少なく生産性が向上す
る。さらに，竪型粉砕機の振動発生時には，竪型粉砕機
に装備された振動計と層厚計およびこの測定値と予め設
定された設定値との差異によって，回転テーブルの回転
数を変更して原料層厚を適正に保持し，原料供給量をコ
ントロールする制御装置の働きにより，振動発生の持続
を抑制し鎮静化させることができるので安定連続運転が
できる。

【００１１】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例について
詳細に説明する。図１〜図４は本発明に係る実施例を示
し，図１は粉砕設備のフローシート，図２制御装置のブ
ロック線図，図３は制御系統図，図４は層厚計の概略説
明用縦断面図である。図において，１は竪型粉砕機，２
Ａは可変速電動機，６０は原料コンベヤ，７０は原料ホ
ッパ，８０はコンスタントフィード・ウェア，８０ａは
同用可変速電動機，８０ｂはコンスタントフィード・ウ
ェア８０の秤量機，１１０は仕上ミル（たとえばボール
ミルやロッドミル），１２０は分級装置，１３０は集塵
装置，１４０は吸引ファンである。竪型粉砕機１のケー
シング１５には振動計２００が装着され，また，粉砕ロ
ーラ４のアーム５には，図４に示すように，層厚計２１
０が装備される。２２０は制御装置であり，振動計２０
０と層厚計２１０および可変速電動機２Ａとコンスタン
トフィード・ウェア８０の可変速電動機８０ａとに接続
される。仕上ミル１１０は通常ボールミルやロッドミル
を使用し，分級装置（たとえば，サイクロンセパレータ
が採用される）１２０を閉回路に連結して分級後の粗粉
は仕上ミル１１０の入口側へ再度供給される。微粉はバ
ッグフィルタやサイクロン，電気集塵機などの集塵装置
１３０で捕集し，製品となる。

【００１２】次に竪型粉砕機１の構造のうち，特に層厚
計２１０および制御装置２２０について図２〜図４に基
づいて説明する。まず，層厚計２１０について説明する
と，図４に示すように，運転中刻々変動する原料層厚の
変化に対応して上下動する粉砕ローラ４の動きを回転軸
６回りに回動するアーム５の動きとして把握し，その変
位は変位変換器として，たとえば，差動変圧器を応用し
た層厚計１３０で測定する。すなわち，図に示すように
１次コイルＥと２次コイルＡ，Ｂとの間に磁性体で作ら
れたコアＣを入れ，１次コイルＡに一定の交流電圧Ｅ_Ｐ
を励磁しておき，アーム５とロッドＲを介して連結して
前後進させると，コアＣの移動によって２次コイルＡと
２次コイルＢに対するリアクタンスが変化し，両者の誘
起電圧Ｅ_ＡとＥ_Ｂに差を生じて出力電位差Ｅ_０が得ら
れ，これよりコアＣの変位が測定できる。なお，竪型粉
砕機１のその他の構造は従来技術で説明したとおりであ
るからその説明は省略する。

【００１３】次に，制御装置２２０の作動について説明
する。図２に示すように，タイマで設定された時間間隔
毎に刻々測定される振動計２００および層厚計２１０な
らびに秤量機８０ｂの測定結果が電気信号に変換されて
制御装置２２０へ入力される。この３つの情報（振動値
と原料層厚と原料供給量）と予め設定器に入力されてい
る設定値とを比較器で比較し，設定値の範囲を逸脱して
いる場合には制御器を介して可変速電動機２Ａの回転数
を制御して回転テーブル３Ａの回転数を増減する。設定
値には基準振動レベル，基準原料層厚ならびに定格回転
数（回転テーブル駆動用可変速電動機），定格回転数
（コンスタントフィード・ウェア駆動用可変速電動機）
を入れておく。制御器は調節器と操作器とから構成さ
れ，調節器は振動値や原料層厚の測定値と設定値との差
異に応じて回転テーブル駆動用可変速電動機の回転数の
増減の幅を指示するもので，その制御動作には比例動作
（Ｐ動作），積分動作（Ｉ動作），微分動作（Ｄ動
作），比例積分動作（ＰＩ動作），比例微分動作（ＰＤ
動作）等，原料水分の変化の状況に応じて使い分けるこ
とができる。調節器は，以上のほか，振動の設定値に対
する測定値の越え方に応じて原料供給量を減少させる幅
を指示する役割も有する。なお，原料供給量はコンスタ
ントフィード・ウェア８０の秤量機８０ｂの測定値を時
間単位に積算することにより得られる。

【００１４】操作器はこの調節器からの指示に基づいて
可変速電動機２Ａや可変速電動機８０ａへ動作指令を伝
達する。図中の矢印のついた線は信号の流れを示す。

【００１５】これらの制御装置２２０の制御系統の流れ
は，図３に示すとおりである。すなわち，運転中タイマ
によって指示された時間間隔で，振動値と原料層厚およ
び原料供給量が測定され，振動実測値が基準振動レベル
（たとえば片振幅５０μｍ）より大きいときには，原料
層厚が設定範囲より低いとき回転テーブル回転数を滅少
し，設定範囲より高いときには回転テーブル回転数を増
加させる。原料層厚が適正範囲にあるにも拘らず振動レ
ベルが高いときにはこの事態を回避するため一時的に原
料供給量を減少させるが，原料供給量を減少させたこと
による原料層厚の減少分だけ回転テーブル回転数を絞っ
て従来どおりの原料層厚を保持する。また，振動レベル
が基準レベル以内で原料供給量が定格に満たないときに
は原料供給量を増加するが，このときも原料層厚が変動
しないようそれに見合う分だけ回転テーブル回転数を増
加する。

【００１６】このようにして，動作変更したあとタイマ
による一定時間経過後，再び振動値や層厚計２１０によ
る原料層厚測定値と設定値とを比較し，設定値を越えた
ときには上に述べた操作を繰返す。振動値の設定値は片
振幅５０μｍ程度とし，原料層厚の設定値は原料の種類
や粉砕機の型番，製品粒度によって異なり一概に決めら
れないが，軟い原料や型番の大きな粉砕機，製品粒度の
粗いときほど設定層厚は大きくなる。運転実績やテスト
ランによって状況を把握し適正な値を選定するとよい。

【００１７】以上のようなフィードバック機構を有する
自動制御を実施することにより，振動値が急に増大した
り，運転中に供給原料の含有水分が急に低下（または増
大）して粉砕効率が低下したり，噛込みが悪くなって振
動値が増大した状態になっても，上記の操作によって原
料供給量や原料層厚が改善され，原料の噛込みが再び良
くなってもとの安定した運転状態にもどすことができ
る。

【００１８】本発明の粉砕設備は，このような竪型粉砕
機１が予備粉砕を実施し，微粉は分級後空気搬送によっ
て分級装置１２０へ搬送され，粗粒は仕上ミル１１０に
供給されて粉砕され，閉回路に仕上ミル１１０に接続さ
れた分級装置（サイクロンセパレータ）１２０で仕上粉
砕後の所望粒度の微粉を集塵機１３０で捕集する。した
がって，竪型粉砕機と仕上ミルとの間にはたとえば振動
篩のような分級装置が不要であり，プラント全体の構成
がシンプルであるので設備費，ランニングコストとも低
い。特に摩耗性のつよい原料では摩耗部品の取替えで度
々運転休止することが回避される。

【００１９】

【発明の効果】本発明の粉砕設備は以上説明したように
構成されているので，下記のとおりの効果を奏する。 予備粉砕機としての竪型粉砕機の粉砕産物のうち微
粉は仕上ミルを経由しないので，仕上ミルでの過粉砕を
防止できるほか粉砕効率が向上する。 竪型粉砕機の振動発生時に自動的に回転テーブル回
転数を変更して原料層厚を適正範囲に保持して振動発生
を鎮静化するので粉砕設備を長期連続安定的に運転でき
る。 従来技術のように振動篩を使用しないので，摩耗部
品の取替え間隔が大きく，連続運転期間が長くなり生産
性が向上し，メインテナンス性が改善される。 予備粉砕と仕上粉砕との間に分級設備がなく設備費
が安価である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粉砕設備の実施例を示すフローシート
である。

【図２】本発明の粉砕設備に係る竪型粉砕機の制御装置
の実施例を示すブロック線図である。

【図３】本発明の粉砕設備に係る竪型粉砕機の制御系統
図である。

【図４】本発明の粉砕設備に係る竪型粉砕機の層厚計の
概略説明図（縦断面図）である。

【図５】従来の粉砕設備のフローシートである。

【図６】従来の竪型粉砕機の全体縦断面図である。

【符号の説明】

１ 竪型粉砕機 ２ 減速機 ２Ａ 可変速電動機 ２Ｋ 定速モータ ３Ａ 回転テーブル ４ 粉砕ローラ ５ アーム ６ 回転軸 １５ ケーシング ６０ 原料コンベヤ ７０ 原料ホッパ ８０ コンスタントフィード・ウェア ８０ａ 可変速電動機 ８０ｂ 秤量機 ９０ バケットエレベータ １００ 振動篩 １１０ 仕上ミル １２０ 分級装置 １３０ 集塵装置 １４０ 吸引ファン ２００ 振動計 ２１０ 層厚計 ２２０ 制御装置 Ａ ２次コイル Ｂ ２次コイル Ｃ コア Ｅ １次コイル Ｒ ロッド

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予備粉砕機として使用する竪型粉砕機
   と、該竪型粉砕機へ原料を供給する秤量機を備えた原料
   供給設備と、該竪型粉砕機の粉砕産物を粉砕する仕上ミ
   ルと、粉砕後の微粉を分級する分級装置と、分級後の精
   粉を捕集する集塵装置ならびに吸引ファンとから構成さ
   れる粉砕設備であって、 該竪型粉砕機は回転テーブルの外周部上面に複数個の回
   転自在な粉砕ローラを配置し、粉砕ローラに所定の粉砕
   力を与えて回転テーブル上面と粉砕ローラ周面との間で
   原料を粉砕する竪型粉砕機であって、ケーシングに振動
   計を装着するとともに、運転中における回転テーブルと
   粉砕ローラ間の原料層厚を測定する層厚計を備え、回転
   テーブル駆動用の電動機を可変速電動機とし、かつ、前
   記振動計の指示値と前記層厚計の指示値と前記原料供給
   設備の秤量機の指示値を入力してあらかじめ設定された
   アルゴリズムにより振動レベルの判定と原料層厚の判定
   と原料供給量の判定を行なってそれぞれの設定された適
   正値を逸脱したとき、該可変速電動機の回転数を変更す
   るか、原料供給量を変更する操作指令信号を発信する制
   御装置を備え、前記回転テーブルの外周下部に粉砕産物
   の排出口を具備してなる粉砕設備。