JP6169504B2 - 固体燃料粉砕装置およびローラ支持装置 - Google Patents

固体燃料粉砕装置およびローラ支持装置 Download PDF

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Description

本発明は、固体燃料粉砕装置およびローラ支持装置に関する。
従来から、粉砕テーブルに供給される石炭等の固体燃料をローラで粉砕する固体燃料粉砕装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1には、固体燃料粉砕装置において、ローラの粉砕テーブルに対する押圧力を調整するために、ローラを揺動可能に支持する揺動ブロックの上部に設けられたアームを油圧シリンダのピストンロッドで押圧することが開示されている。
特許第3286241号公報
特許文献1は、揺動ブロックの揺動に伴ってアームとピストンロッドが接触する接点の位置がずれて摩耗が生じることを防止するために、ピストンロッドの先端に回転体を設けることを開示する。
しかしながら、特許文献1では、ピストンロッドと接触するアームの端面が平面形状となっている。そのため、揺動ブロックの揺動角度によってアームがピストンロッドに与える反力の方向とピストンロッドがアームに与える押圧力の方向であるピストンロッドの軸線方向は異なったものとなる。
したがって、アームがピストンロッドに与える反力の方向がピストンロッドの軸線方向と一致しない場合、ピストンロッドには軸線方向と直交する方向の反力の成分が作用することとなる。そして、この反力の成分の作用によって、ピストンロッドが軸線方向からずれる方向に変形してしまう場合がある。
このような変形がピストンロッドに生じると、この変形そのものや、この変形によって生じる隙間に粉砕された固体燃料が入り込むことにより、ピストンロッドの軸線方向の移動が円滑に行われなくなる。ピストンロッドの軸線方向の移動が円滑に行われなくなることにより、ピストンロッドを押圧する油圧部にも不具合が生じる可能性がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ローラを揺動軸回りに揺動自在に支持する支持部に設けられた接触部材を、押圧部材を介して押圧する押圧部を備える固体燃料粉砕装置において、支持部の揺動に伴う押圧部材の変形を防止することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明に係る固体燃料粉砕装置は、駆動部からの駆動力により駆動軸回りに回転するとともに固体燃料が供給される粉砕面を有する粉砕テーブルと、前記粉砕面に押圧されることによって回転軸回りに回転し、前記粉砕テーブルの回転に伴って前記固体燃料を粉砕するローラと、該ローラを前記駆動軸に直交する揺動軸回りに揺動自在に支持する支持部と、該支持部を押圧することにより該ローラを前記揺動軸回りに揺動させて該粉砕面に近接させる押圧部と、を備え、前記押圧部が、前記揺動軸に直交する押圧軸方向に延在するとともに該押圧軸上の端面の法線方向が該押圧軸方向と一致した押圧部材と、該押圧部材を前記押圧軸方向に移動させる押圧力を発生させる押圧力発生部とを備えており、前記支持部が、前記押圧部材と接触することにより前記押圧力発生部が発生させる押圧力が伝達される接触部材を備えており、該接触部材の外周面の形状が、前記押圧部材が前記押圧軸方向に所定範囲で移動する場合に、前記押圧部材の端面と前記接触部材の外周面とが接触する接触位置が前記押圧軸上に維持されるとともに該接触位置における前記接触部材の外周面の法線方向が前記押圧軸方向と一致する形状となっている。
本発明に係る固体燃料粉砕装置によれば、揺動軸回りに揺動する支持部に取り付けられた接触部材を押圧部材で押圧することにより、ローラが揺動軸回りに揺動して粉砕面に近接する。この接触部材の外周面の形状は、押圧部材が押圧軸方向に所定範囲で移動する場合に、押圧部材の端面と接触部材の外周面とが接触する接触位置が押圧軸上に維持される形状となっている。そのため、接触部材から押圧部材に与えられる反力は、支持部の揺動角度によらずに押圧軸の軸線上で作用する。
また、接触部材の外周面の形状は、押圧部材が押圧軸方向に所定範囲で移動する場合に、接触位置における前記接触部材の外周面の法線方向が前記押圧軸方向と一致する形状となっている。そのため、接触部材から押圧部材に与えられる反力の方向は、支持部の揺動角度によらずに押圧軸方向と一致した方向となる。
このように、本発明に係る固体燃料粉砕装置によれば、ローラを揺動軸回りに揺動自在に支持する支持部に設けられた接触部材を、押圧部材を介して押圧する押圧部を備える固体燃料粉砕装置において、支持部の揺動に伴う押圧部材の変形を防止することができる。
本発明の他の態様の固体燃料粉砕装置は、前記所定範囲が、前記押圧部材が前記押圧軸方向に移動可能な移動可能範囲よりも狭い範囲となっている。
このようにすることで、押圧部材が押圧軸方向に移動可能な移動可能範囲のうち、例えば、通常の使用状態において想定される移動範囲において、支持部の揺動に伴う押圧部材の変形を防止することができる。
本発明に係るローラ支持装置は、駆動部からの駆動力により駆動軸回りに回転するとともに固体燃料が供給される粉砕面を有する粉砕テーブルと、前記粉砕面に押圧されることによって回転軸回りに回転し、前記粉砕テーブルの回転に伴って前記固体燃料を粉砕するローラと、該ローラを前記揺動軸回りに揺動させて該粉砕面に近接させる押圧部とを備える固体燃料粉砕装置に用いられるローラ支持装置であって、前記ローラを前記駆動軸に直交する揺動軸回りに揺動自在に支持する支持部と、該支持部に取り付けられ、前記押圧部からの押圧力が押圧軸方向に移動する押圧部材を介して伝達される接触部材とを備え、該接触部材の外周面の形状が、前記押圧部材が前記押圧軸方向に所定範囲で移動する場合に、前記押圧部材の端面と前記接触部材の外周面とが接触する接触位置が前記押圧軸上に維持されるとともに該接触位置における前記接触部材の外周面の法線方向が前記押圧軸方向と一致する形状となっている。
本発明に係るローラ支持装置によれば、揺動軸回りに揺動する支持部に取り付けられた接触部材が押圧部材により押圧されることにより、ローラが揺動軸回りに揺動して粉砕面に近接する。この接触部材の外周面の形状は、押圧部材が押圧軸方向に所定範囲で移動する場合に、押圧部材の端面と接触部材の外周面とが接触する接触位置が押圧軸上に維持される形状となっている。そのため、接触部材から押圧部材に与えられる反力は、支持部の揺動角度によらずに押圧軸の軸線上で作用する。
また、接触部材の外周面の形状は、押圧部材が押圧軸方向に所定範囲で移動する場合に、接触位置における前記接触部材の外周面の法線方向が前記押圧軸方向と一致する形状となっている。そのため、接触部材から押圧部材に与えられる反力の方向は、支持部の揺動角度によらずに押圧軸方向と一致した方向となる。
このように、本発明に係るローラ支持装置によれば、ローラを揺動軸回りに揺動自在に支持する支持部に設けられた接触部材を、押圧部材を介して押圧する押圧部を備える固体燃料粉砕装置において、支持部の揺動に伴う押圧部材の変形を防止することができる。
本発明によれば、ローラを揺動軸回りに揺動自在に支持する支持部に設けられた接触部材を、押圧部材を介して押圧する押圧部を備える固体燃料粉砕装置において、支持部の揺動に伴う押圧部材の変形を防止することができる。
本発明の一実施形態に係る固体燃料粉砕装置を示す縦断面図である。 図1に示す固体燃料粉砕装置のローラの近傍を示す縦断面図である。 図2に示す接触部材および押圧部材の接触状態を示す縦断面図である。 図2に示す接触部材および押圧部材の接触状態を示す縦断面図である。 図2に示す接触部材および押圧部材の接触状態を示す縦断面図である。 図2に示す接触部材および押圧部材の接触状態を示す縦断面図である。
以下、本発明の一実施形態の固体燃料粉砕装置について、図面を参照して説明する。
本実施形態の固体燃料粉砕装置10は、竪型ミルと呼ばれる形式の粉砕装置である。
図1に示すように、固体燃料粉砕装置10は、略円筒形状の中空のハウジング11と、ハウジング11内の下部に配置され、上下方向に延在する駆動軸15回りに回転可能に取り付けられた粉砕テーブル12と、粉砕テーブル12の外周部12bにおける粉砕面12cに押圧され粉砕テーブル12と協働して固体燃料を粉砕するローラ13と、粉砕テーブル12を回転させる駆動部14と、電源装置200を備える。
駆動部14は電動モータと減速機を含み、電動モータの回転数を減速させる減速機が駆動軸15を介して粉砕テーブル12の中心部12aに接続されている。また、駆動部14は、電源装置200から電源ケーブル200bを介して電力が供給され、供給された電力により電動モータが動作する。電源装置200は、駆動部14に供給する電流の電流値を検出する検出部200aを備える。
粉砕テーブル12は、駆動部14から与えられる駆動力によって駆動軸15回りに回転する。また、ローラ13は、後述する押圧機構30によって粉砕テーブル12の粉砕面12cに押圧される。ローラ13は、駆動軸15回りに回転する粉砕テーブル12の粉砕面12cに押圧されことにより、後述する回転軸21回りに回転しながら固体燃料を粉砕する。
固体燃料粉砕装置10は、ハウジング11内の上部に配置された分級部16と、ハウジング11の上端を貫通するように取り付けられ上部から投入される固体燃料を粉砕テーブル12の中心部12aに供給する固体燃料投入部17とを備える。ハウジング11の下端部は流路100に連通しており、流路100からハウジング11の下端部に一次空気が流入する。ハウジング11は、床18に設置された直方体形状のコンクリート製のブロック19の上面に固定されている。
図1では、ローラ13が1つのみ示されているが、粉砕テーブル12の外周部12bを押圧するように、外周方向に一定の間隔を空けて、複数のローラ13が配置される。例えば、外周部12b上に120°の角度間隔を空けて、3つのローラ13が配置される。この場合、3つのローラ13が粉砕テーブル12の外周部12bと接する部分(押圧する部分)は、粉砕テーブル12の中心部12aからの距離が等距離となる。
粉砕テーブル12の外側の複数箇所には、流路100から流入する一次空気をハウジング11内の粉砕テーブル12の上方の空間に流出させる一次空気吹出口2が設けられている。一次空気吹出口2の上方にはベーン3が設置されており、ベーン3は一次空気吹出口2から吹き出した一次空気に旋回力を与える。
ベーン3により旋回力が与えられた一次空気は、図1中に矢印に示すような気流となって粉砕テーブル12上で粉砕された固体燃料をハウジング11の上方の分級部16へ導く。なお、一次空気に混合した固体燃料の粉砕物のうち、粒径の大きいものは分級部16まで到達することなく落下して粉砕テーブル12に再び戻される。
分級部16は、略円筒形状のハウジング11の円筒軸を中心に回転するブレードを備えている。分級部16に到達した固体燃料の粉砕物は、回転するブレードと一次空気の流れにより生ずる遠心力と求心力の相対的なバランスにより、所定粒径より小さい微粉燃料のみがブレードの内部に流入し、出口4から流出する。出口4は微粉炭ボイラ(不図示)に連結される供給流路(不図示)に連通している。
次に、図2を用いてローラ13とローラ支持部20(支持部;ローラ支持装置)の構成について説明する。ローラ13は、ローラ支持部20によって、駆動軸15に直交する揺動軸23回りに揺動自在に支持されている。
ローラ支持部20は、ローラ13を取り付ける回転軸21と、回転軸21を保持する本体22と、本体22に取り付けられた揺動軸23と、本体22の上面に上方へ延在するように取り付けられたアーム24を備える。
ローラ13の中心には、略円筒形状をした中空のハブ25が取り付けられている。ローラ13は、ハブ25を介して、回転軸21の先端部に取り付けられる。したがって、ローラ13は、回転軸21を中心に周方向に回転可能となっている。
揺動軸23は、軸線方向が略水平方向であり、粉砕テーブル12の円形形状の接線方向に延在するように配置されている。ローラ支持部20は揺動軸23を中心に図2中に矢印で示す方向に回動可能となっている。揺動軸23を中心に回動することにより、粉砕テーブル12の粉砕面12cに対するローラ13の外周面の距離が変化する。これにより、ローラ13が固体燃料を粉砕する際の押圧力が調整される。
ハウジング11には、アーム24の上端部に設けられた接触部材24aを押圧する押圧機構(押圧部)30が取り付けられている。
押圧機構30は、ローラ支持部20の上方に取り付けられた接触部材24aを押圧することによりローラ13を揺動軸23回りに揺動させて粉砕面12cに近接させるものである。
押圧機構30は、揺動軸23に直交する押圧軸31の方向に延在する押圧部材32と、ハウジング11を貫通するとともにハウジング11に固定される円筒状のスリーブ34と、ハウジング11の外周に取り付けられ押圧部材32の外側端面32bを押圧する押圧力を発生する油圧荷重部(押圧力発生部)33を備える。
押圧部材32は円柱状の部材であり、押圧軸31の方向における両端に内側端面32aと外側端面32bを備えている。油圧荷重部33は、押圧部材32を押圧軸31の方向に移動させる押圧力を発生させる。押圧部材32は、油圧荷重部33が発生させる押圧力により、押圧軸31に沿って、スリーブ34からハウジング11の内部に突出する方向に移動する。
円筒状のスリーブ34の内周面の径は、円柱状の押圧部材32の外周面の径よりもわずかに大きくなっている。この径の違いにより、スリーブ34の内周面と押圧部材32の外周面との間に、わずかな隙間が形成されている。この隙間には、潤滑機構(不図示)により潤滑油が供給されるようになっている。
したがって、押圧部材32は、スリーブ34に対して押圧軸31の方向に移動可能となっている。
押圧部材32の内側端面32aは、アーム24に設けられた接触部材24aの外周面に接触可能な位置に配置されている。押圧機構30は、油圧荷重部33によって押圧部材32を押圧軸方向に移動させることにより、押圧部材32の内側端面32aをアーム24の接触部材24aの外周面に接触させる。
押圧部材32の内側端面32aがアーム24の接触部材24aの外周面に接触した状態で、油圧荷重部33が押圧部材32を更に押圧軸方向に移動させると、油圧荷重部33が発生させる押圧力が接触部材24aに伝達される。
油圧荷重部33からの押圧力が接触部材24aに伝達されることにより、ローラ支持部20が揺動軸23を中心に図2の矢印方向に揺動する。ローラ支持部20が揺動軸23を中心に揺動することにより、ローラ13の外周面が粉砕テーブル12の粉砕面12cに押圧される。
次に、図3から図6を用いて、接触部材24aの外周面24bの形状と、接触部材24aの外周面24bと押圧部材32の内側端面32aの接触位置について説明する。
図3から図6は、押圧部材32を押圧軸31の方向に徐々に移動させた際の外周面24bと内側端面32aの接触状態を示している。図3から図6に進むにしたがって、押圧部材32のスリーブ34に対する突出量(押圧部材32の押圧軸31の方向の移動量)が大きくなっている。
図3に示す状態では、接触部材24aの外周面24bと押圧部材32の内側端面32aとが、接触位置P1で接触している。この接触位置P1は、押圧部材32の中心軸である押圧軸31上の位置となっている。
接触位置P1においては、外周面24bの接平面と、内側端面32aの接平面とが、同一の接平面40aとなっている。したがって、外周面24bの法線方向と内側端面32aの法線方向とがそれぞれ一致している。また、これらの法線方向は、押圧軸31の軸線方向とも一致している。
また、図4に示す状態では、接触部材24aの外周面24bと押圧部材32の内側端面32aとが、接触位置P2で接触している。この接触位置P2は、押圧部材32の中心軸である押圧軸31上の位置となっている。
接触位置P2においては、外周面24bの接平面と、内側端面32aの接平面とが、同一の接平面40bとなっている。したがって、外周面24bの法線方向と内側端面32aの法線方向とがそれぞれ一致している。また、これらの法線方向は、押圧軸31の軸線方向とも一致している。
また、図5に示す状態では、接触部材24aの外周面24bと押圧部材32の内側端面32aとが、接触位置P3で接触している。この接触位置P3は、押圧部材32の中心軸である押圧軸31上の位置となっている。
接触位置P3においては、外周面24bの接平面と、内側端面32aの接平面とが、同一の接平面40cとなっている。したがって、外周面24bの法線方向と内側端面32aの法線方向とがそれぞれ一致している。また、これらの法線方向は、押圧軸31の軸線方向とも一致している。
また、図6に示す状態では、接触部材24aの外周面24bと押圧部材32の内側端面32aとが、接触位置P4で接触している。この接触位置P4は、押圧部材32の中心軸である押圧軸31上の位置となっている。
接触位置P4においては、外周面24bの接平面と、内側端面32aの接平面とが、同一の接平面40dとなっている。したがって、外周面24bの法線方向と内側端面32aの法線方向とがそれぞれ一致している。また、これらの法線方向は、押圧軸31の軸線方向とも一致している。
以上のように、図3から図6に示すいずれの状態においても、接触部材24aの外周面24bと押圧部材32の内側端面32aとの接触位置が、押圧軸31上の位置となっている。すなわち、接触部材24aの外周面24bの形状が、押圧部材32が押圧軸31の軸線方向に移動する場合に、押圧部材32の内側端面32aと接触部材24aの外周面24bとが接触する接触位置P1,P2,P3,P4が押圧軸31上に維持される形状となっている。
また、図3から図6に示すいずれの状態においても、各接触位置において、外周面24bの法線方向と内側端面32aの法線方向とがそれぞれ押圧軸31の軸線方向と一致している。すなわち、接触部材24aの外周面24bの形状が、押圧部材32が押圧軸31の軸線方向に移動する場合に、接触位置における接触部材24aの外周面24bの法線方向が押圧軸31の軸線方向と一致する形状となっている。
したがって、内側端面32aから外周面24bに伝達される押圧力は、押圧軸31の軸線方向の成分のみを有し、押圧軸31の軸線方向に直交する方向の成分を有さない。同様に、外周面24bから内側端面32aに伝達される反力は、押圧軸31の軸線方向の成分のみを有し、押圧軸31の軸線方向に直交する方向の成分を有さない。
そのため、外周面24bと内側端面32aとの間で伝達される力が押圧軸31の軸線方向の成分のみとなる。このような外周面24bの形状とすることよって、押圧部材32に押圧軸31の軸線方向に直交する方向の力が加わって押圧部材32が押圧軸31の軸線方向からずれる方向に変形してしまう不具合が防止される。
本実施形態においては、押圧部材32が押圧軸31の軸線方向に移動可能な移動可能範囲の全てにおいて、外周面24bの形状が前述の形状となるようにしてもよい。すなわち、外周面24bの形状が、外周面24bと内側端面32aとの接触位置が押圧軸31上の位置となり、かつ、各接触位置における外周面24bと内側端面32aの法線方向が押圧軸31の軸線方向と一致する形状となるようにしてもよい。
また、本実施形態においては、押圧部材32が押圧軸31の軸線方向に移動可能な移動可能範囲よりも狭い常用使用範囲において、外周面24bの形状が前述の形状となるようにしてもよい。
ここで、常用使用範囲とは、通常の使用状態において想定される移動範囲をいう。この常用使用範囲とは異なる範囲に押圧部材32を移動させる場合、外周面24bの形状が前述の形状とならず、押圧部材32には押圧軸31の軸線方向に直交する成分の反力がかかることとなる。
しかしながら、常用使用範囲とは異なる範囲に押圧部材32を移動させる頻度および期間は、短いことから、押圧部材32が変形してしまう可能性は少ない。
このようにすることで、接触部材24aの外周面24bの形状を、制約の少ない条件で柔軟に設計することができる。
以上した本実施形態の固体燃料粉砕装置10が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の固体燃料粉砕装置10によれば、揺動軸23回りに揺動するローラ支持部20に取り付けられた接触部材24aを押圧部材32で押圧することにより、ローラ13が揺動軸23回りに揺動して粉砕面12cに近接する。この接触部材24aの外周面24bの形状は、押圧部材32が押圧軸31の軸線方向に所定範囲で移動する場合に、押圧部材32の内側端面32aと接触部材24aの外周面24bとが接触する接触位置P1,P2,P3,P4が押圧軸31上に維持される形状となっている。そのため、接触部材24aから押圧部材32に与えられる反力は、ローラ支持部20の揺動軸23回りの揺動角度によらずに押圧軸31の軸線上で作用する。
また、接触部材24aの外周面24bの形状は、押圧部材32が押圧軸31の軸線方向に所定範囲で移動する場合に、接触位置P1,P2,P3,P4における接触部材24aの外周面24bの法線方向が押圧軸31の軸線方向と一致する形状となっている。そのため、接触部材24aから押圧部材32に与えられる反力の方向は、ローラ支持部20の揺動軸23回りの揺動角度によらずに押圧軸31の軸線方向と一致した方向となる。
このように、本実施形態の固体燃料粉砕装置10によれば、ローラ13を揺動軸23回りに揺動自在に支持するローラ支持部20に設けられた接触部材24aを、押圧部材32を介して押圧する押圧機構30を備える固体燃料粉砕装置10において、ローラ支持部20の揺動に伴う押圧部材32の変形を防止することができる。
10 固体燃料粉砕装置
11 ハウジング
12 粉砕テーブル
12c 粉砕面
13 ローラ
14 駆動部
15 駆動軸
20 ローラ支持部(支持部;ローラ支持装置)
21 回転軸
23 揺動軸
24 アーム
24a 接触部材
24b 外周面
25 ハブ
30 押圧機構(押圧部)
31 押圧軸
32 押圧部材
32a 内側端面
33 油圧荷重部(押圧力発生部)
40a,40b,40c,40d 接平面
P1,P2,P3,P4 接触位置

Claims (3)

  1. 駆動部からの駆動力により駆動軸回りに回転するとともに固体燃料が供給される粉砕面を有する粉砕テーブルと、
    前記粉砕面に押圧されることによって回転軸回りに回転し、前記粉砕テーブルの回転に伴って前記固体燃料を粉砕するローラと、
    該ローラを前記駆動軸に直交する揺動軸回りに揺動自在に支持する支持部と、
    該支持部を押圧することにより該ローラを前記揺動軸回りに揺動させて該粉砕面に近接させる押圧部と、を備え、
    前記押圧部が、前記揺動軸に直交する押圧軸方向に延在するとともに該押圧軸上の端面の法線方向が該押圧軸方向と一致した押圧部材と、該押圧部材を前記押圧軸方向に移動させる押圧力を発生させる押圧力発生部とを備えており、
    前記支持部が、前記押圧部材と接触することにより前記押圧力発生部が発生させる押圧力が伝達される接触部材を備えており、
    該接触部材の外周面の形状が、前記押圧部材が前記押圧軸方向に所定範囲で移動する場合に、前記押圧部材の端面と前記接触部材の外周面とが接触する接触位置が前記押圧軸上に維持されるとともに該接触位置における前記接触部材の外周面の法線方向が前記押圧軸方向と一致する形状となっている固体燃料粉砕装置。
  2. 前記所定範囲は、前記押圧部材が前記押圧軸方向に移動可能な移動可能範囲よりも狭い範囲である請求項1に記載の固体燃料粉砕装置。
  3. 駆動部からの駆動力により駆動軸回りに回転するとともに固体燃料が供給される粉砕面を有する粉砕テーブルと、前記粉砕面に押圧されることによって回転軸回りに回転し、前記粉砕テーブルの回転に伴って前記固体燃料を粉砕するローラと、該ローラを前記揺動軸回りに揺動させて該粉砕面に近接させる押圧部とを備える固体燃料粉砕装置に用いられるローラ支持装置であって、
    前記ローラを前記駆動軸に直交する揺動軸回りに揺動自在に支持する支持部と、
    該支持部に取り付けられ、前記押圧部からの押圧力が押圧軸方向に移動する押圧部材を介して伝達される接触部材とを備え、
    該接触部材の外周面の形状が、前記押圧部材が前記押圧軸方向に所定範囲で移動する場合に、前記押圧部材の端面と前記接触部材の外周面とが接触する接触位置が前記押圧軸上に維持されるとともに該接触位置における前記接触部材の外周面の法線方向が前記押圧軸方向と一致する形状となっているローラ支持装置。
JP2014020530A 2014-02-05 2014-02-05 固体燃料粉砕装置およびローラ支持装置 Active JP6169504B2 (ja)

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