JP2012240078A

JP2012240078A - 塊成機及び塊成化方法

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Publication number: JP2012240078A
Application number: JP2011111637A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Nakano; 弘昭中野; Nobuhei Suematsu; 信平末松; Naohito Soma; 直仁相馬; Kazuto Yamamura; 和人山村; Hiroyuki Kato; 弘之加藤
Original assignee: Nittetsu Plant Designing Corp; Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd; Nippon Steel Plant Designing Corp
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-12-10
Anticipated expiration: 2031-05-18
Also published as: JP5618901B2

Abstract

【課題】対となる成形ロールの間隔及び挟持力の初期設定を容易にでき、成形ロールに想定外の荷重が加わった場合に受ける反力の上限値も設定可能な塊成機及び塊成化方法を提供する。
【解決手段】一方側が回動自在に連結された固定側フレーム１１及び回動側フレーム１２と、この中央部に対向配置して取付けられる成形ロール１３、１４と、他方側を連結する隙間調整手段１５を有する塊成機１０及び塊成化方法であり、隙間調整手段１５には、固定側フレーム１１及び回動側フレーム１２の他方側に連結する油圧シリンダー１７と、この加圧側の油流路に連結され、油圧シリンダー１７にかかる圧力を初期設定圧まで受ける補助シリンダー３２と、この背圧側に直列配置され、初期設定圧を超えた際に発生する荷重を受けるばね３８が設けられ、油圧シリンダー１７により成形ロール１３、１４に成形力を与えながら、発生した異常成形力の反力をばね３８で受ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、原料を加圧して成形する塊成機及び塊成化方法に関する。

原料（例えば、粉粒状物）を加圧して成形する装置として双ロール塊成機がある（例えば、特許文献１参照）。
図４（Ａ）に示すように、塊成機８０は、下側がピン８１で回動自在に連結された固定側フレーム８２及び回動側フレーム８３と、この固定側フレーム８２及び回動側フレーム８３の中央部に対向配置して取付けられる対となる成形ロール８４、８５と、固定側フレーム８２及び回動側フレーム８３の上側を連結し、対となる成形ロール８４、８５の間隔及び挟持力を調整する伸縮ロッド８６とを有している。

この伸縮ロッド８６は、図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、固定側フレーム８２にピン８７を介して回動可能に取付けられるロッド部材８８と、回動側フレーム８３にピン８９を介して回動可能に取付けられるロッド部材９０とを有し、ロッド部材８８とロッド部材９０とが、皿ばね９１を介して接続されている。また、ロッド部材８８には、初期反力調整用ナット９２が取付けられ、対となる成形ロール８４、８５に成形力が発生した場合の反力の初期値を設定可能な構成となっている。
このように構成することで、成形ロール８４、８５に異常成形力が発生して反力の初期値を超えた場合、成形ロール８４、８５の隙間を皿ばね９１のばね定数に応じて制御できる。

特開平９−１７４２９４号公報

しかしながら、上記した塊成機８０は、反力の初期値の設定を、ロッド部材８８、９０に取付けた初期反力調整用ナット９２で行っているため、この初期値が小荷重の場合は人力で設定できるが、大荷重の場合（例えば、１００トン超の反力）は人力で設定し難い。
また、成形ロール８４、８５の隙間や挟持力を設定する皿ばね９１は、ロッド部材８８、９０に組み込まれているため、変更するのに長い作業時間が必要とされる。そして、初期値が大荷重の場合は、使用可能な皿ばねを容易に入手することができない。
更に、皿ばね９１が規定の最大たわみに達すると、受ける反力の上限が設定されないため、機械設計ができない。また、例え機械設計ができたとしても、固定側フレーム８２と回動側フレーム８３には想定外の荷重が加わり、フレーム等が壊れる恐れがある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、対となる成形ロールの間隔及び挟持力の初期設定を容易にでき、成形ロールに想定外の荷重が加わった場合に受ける反力の上限値も設定可能な塊成機及び塊成化方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る塊成機は、上下いずれか一方側が回動自在に連結された固定側フレーム及び回動側フレームと、該固定側フレーム及び該回動側フレームの中央部に対向配置して取付けられる対となる成形ロールと、該固定側フレーム及び該回動側フレームの他方側に連結し、前記対となる成形ロールの間隔及び挟持力を調整する隙間調整手段とを有する塊成機において、
前記隙間調整手段には、前記固定側フレーム及び前記回動側フレームの他方側に連結する油圧シリンダーと、該油圧シリンダーの加圧側の油流路に連結され、該油圧シリンダーにかかる圧力を、予め設定した初期設定圧まで受ける補助シリンダーと、該補助シリンダーの背圧側に直列配置され、前記初期設定圧を超えた際に発生する荷重を受けるばねとが設けられている。

本発明に係る塊成機において、前記補助シリンダーと該補助シリンダーに直列配置される前記ばねは、前記油圧シリンダーの油流路に複数列設けられているのがよい。
ここで、前記各補助シリンダーの内径は同一で、しかも前記各ばねのばね定数はそれぞれ異ならせることもできる。

また、本発明に係る塊成機において、前記油圧シリンダーと前記補助シリンダーとの間の油流路には、前記補助シリンダー方向に自由流路を形成する逆止弁と、該逆止弁と並列接続された流量調整弁とを有するスピードコントローラが設けられていることが好ましい。
そして、本発明に係る塊成機において、前記補助シリンダーの背圧側に、減圧弁を介して前記油圧シリンダーにかかる圧力より低い圧力の油が供給されていることが好ましい。
更に、本発明に係る塊成機において、前記補助シリンダーには、両軸シリンダーを使用してもよい。

前記目的に沿う本発明に係る塊成化方法は、上下いずれか一方側が回動自在に連結された固定側フレーム及び回動側フレームと、該固定側フレーム及び該回動側フレームの中央部に対向配置して取付けられる対となる成形ロールと、該固定側フレーム及び該回動側フレームの他方側に連結し、前記対となる成形ロールの間隔及び挟持力を調整する隙間調整手段とを有する塊成機の前記対となる成形ロールの間に上から原料を供給し、該原料を塊成化する方法において、
前記隙間調整手段には、前記固定側フレーム及び前記回動側フレームの他方側に連結する油圧シリンダーと、該油圧シリンダーの加圧側の油流路に連結され、該油圧シリンダーにかかる圧力を、予め設定した初期設定圧まで受ける補助シリンダーと、該補助シリンダーの背圧側に直列配置され、前記初期設定圧を超えた際に発生する荷重を受けるばねとが設けられ、前記油圧シリンダーにより、前記対となる成形ロールに成形力を与えながら、該対となる成形ロールに異常成形力が発生した場合に、その反力を前記補助シリンダーに直列配置された前記ばねで受ける。

本発明に係る塊成機及び塊成化方法は、隙間調整手段に、固定側フレームと回動側フレームを連結する油圧シリンダーと、この油圧シリンダーへの加圧側の油流路に連結された補助シリンダーと、補助シリンダーの背圧側に直列配置されたばねとが設けられているので、補助シリンダーにより、油圧シリンダーにかかる圧力を、予め設定した初期設定圧まで受けることができ、ばねにより、初期設定圧を超えた際に発生する荷重を受けることができる。
このように、油圧シリンダー、補助シリンダー、及びばねを使用することで、対となる成形ロールの間隔及び挟持力の初期設定を容易にできる。
また、油圧シリンダーの使用により、安全弁が設けられているため、成形ロールに想定外の荷重が加わった場合に受ける反力の上限値を設定できる。
これにより、塊成機の機械設計が可能となり、フレーム等の破損も防止できる。

ここで、補助シリンダーと、この補助シリンダーに直列配置されるばねを、油圧シリンダーの油流路に複数列設ける場合、各ばねが受ける荷重を小さくできるため、例えば、市販のばねを使用することが可能となり、ばね定数の変更も容易になる。
なお、各補助シリンダーの内径が同一で、しかも各ばねのばね定数がそれぞれ異なる場合、油圧シリンダーの初期設定圧から上限圧力に至るまでの圧力上昇経路を、一直線状とすることなく、目的に応じた圧力上昇経路、例えば、折れ線状や曲線状にできる。

そして、油圧シリンダーと補助シリンダーとの間の油流路に、逆止弁と流量調整弁を有するスピードコントローラを設ける場合、対となる成形ロールの隙間が開く際の動きを素早くでき、この隙間が狭くなる際の動きをゆっくりにすることができる。これにより、例えば、対となる成形ロールから異常成形力がなくなった後の成形ロール同士の衝突の衝撃力を和らげることができ、成形ロールの損傷を抑制、更には防止できる。

更に、補助シリンダーの背圧側に、減圧弁を介して油圧シリンダーにかかる圧力より低い圧力の油が供給されている場合、油圧シリンダーに予圧による反力を与えることができ、対向する成形ロール同士が衝突する際の衝撃力を設定でき、成形ロールの損傷を抑制、更には防止できる。

本発明の一実施の形態に係る塊成機の説明図である。第１の変形例に係る塊成機の説明図である。第２の変形例に係る塊成機の説明図である。（Ａ）は従来例に係る塊成機の説明図、（Ｂ）は同塊成機の伸縮ロッドの説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係る塊成機１０は、下側が回動自在に連結された固定側フレーム１１及び回動側フレーム１２と、この固定側フレーム１１及び回動側フレーム１２の中央部に対向配置して取付けられる対となる成形ロール１３、１４と、固定側フレーム１１及び回動側フレーム１２の上側を連結する隙間調整手段１５とを有する。以下、詳しく説明する。

塊成機１０は、原料となる粉粒状物を加圧し塊成化するブリケットマシンであり、原料が供給される下方へ向けて縮幅したホッパー（図示しない）を有し、このホッパーの下方に、成形ロール１３、１４が隙間を有して対向配置されている。
この成形ロール１３、１４は、その回転軸が、水平状態で平行となるように、固定側フレーム１１及び回動側フレーム１２に回転可能に取付けられている。この成形ロール１３、１４を互いに逆回転させることで、ホッパーから送られる原料を加圧し塊成化しながら、下方へ排出できる構成となっている。

固定側フレーム１１と回動側フレーム１２は、その下側がピン１６で連結され、回動側フレーム１２が固定側フレーム１１に対し、ピン１６を中心として回動自在になっている。
また、固定側フレーム１１と回動側フレーム１２の上側には、隙間調整手段１５の油圧シリンダー（塊成化用シリンダー）１７が連結されている。具体的には、固定側フレーム１１の上側に、油圧シリンダー１７のシリンダーカバー１８の先側が、ピン１９を介して回動自在に連結され、回動側フレーム１２の上側に、油圧シリンダー１７のピストンロッド２０の基側が、ピン２１を介して回動自在に連結されている。

油圧シリンダー１７のピストンロッド２０側（加圧側）には、油圧シリンダー１７の加圧側の油流路を構成する配管２２を介して、油圧ポンプ２３が接続されている。また、油圧シリンダー１７の先側（被加圧側）には、油圧シリンダー１７の被加圧側の油流路を構成する配管２４を介して、タンク２５が接続されている。
なお、各配管２２、２４の途中位置には、電磁弁（電磁切換弁）２６が設けられ、この電磁弁２６と油圧シリンダー１７との間の配管２２には、パイロットチェッキ弁２７が設けられている。

また、油圧シリンダー１７のピストンロッド２０とパイロットチェッキ弁２７との間の配管２２には、ピストンロッド２０側からパイロットチェッキ弁２７側へかけて、上限設定用圧力計２８とリリーフ弁（安全弁）２９が順次設けられている。なお、番号３０はタンクである。
以上の構成により、塊成機１０の主電源（図示しない）をオンにし、油圧ポンプ２３を始動させて圧力を上昇させ、電磁弁２６を切換えることにより、油圧シリンダー１７を作動させることができる。これにより、対となる成形ロール１３、１４の間隔及び挟持力（成形力）を制御できる。

上記した成形ロール１３、１４の間隔及び挟持力の制御は、成形ロール１３、１４に想定範囲内の荷重が加わっている場合に行われる。しかし、成形ロール１３、１４に想定外の荷重が加わった場合は、受ける反力（圧力）の上限値を、上限設定用圧力計２８に設定することで、配管２２の圧力がこの上限値に達したとき、リリーフ弁２９が開放され、配管２２の圧力が維持される。
上記した上限設定用圧力計２８とリリーフ弁２９との間の配管２２と、電磁弁２６と油圧ポンプ２３との間の配管２２には、油流路を構成する分岐配管３１の両端部が、それぞれ接続されている。

この分岐配管３１には、補助シリンダー３２、リリーフ弁３３、初期圧設定用圧力計３４、及びチェッキ弁（逆止弁）３５が、上限設定用圧力計２８側から油圧ポンプ２３側へかけて、順次設けられている。なお、番号３６はタンクである。
補助シリンダー３２は、油圧シリンダー１７にかかる圧力を、予め設定した初期設定圧まで受けるものであり、分岐配管３１を介して、補助シリンダー３２のピストンロッド３７側（背圧側）は油圧ポンプ２３と連結され、補助シリンダー３２の先側（加圧側）は上限設定用圧力計２８と連結されている。

ここで、予め設定した初期設定圧とは、塊成機１０が安定に原料の成形を行うことが可能な成形力、即ち対となる成形ロール１３、１４に異常成形力が発生しない場合（安定操業時）の成形力（例えば、１００〜２００トン程度）を考慮して設定する。
なお、補助シリンダー３２には、両軸シリンダーを使用しているが、単軸シリンダーでもよい。
この補助シリンダー３２の背圧側には、初期設定圧を超えた際に発生する荷重を受ける圧縮ばね（ばねの一例）３８が直列配置されている。

上記した補助シリンダー３２と、この補助シリンダー３２に直列配置される圧縮ばね３８は、分岐配管３１に複数列設けられている。ここでは、補助シリンダー３２と圧縮ばね３８のセットを、並列に３セット（３列）設けたが、１セットでもよく、また２セット（２列）や４セット（４列）以上でもよい。なお、各補助シリンダー３２は、直列に配置することもできる。
ここで、各補助シリンダー３２の内径は同一で、しかも各圧縮ばね３８のばね定数も同一であるが、各補助シリンダー３２の内径を同一にして、各圧縮ばねのばね定数をそれぞれ異なる値にすることもできる。

以上の構成により、塊成機１０の主電源をオンにし、油圧ポンプ２３を始動させて圧力を上昇させることにより、各補助シリンダー３２を作動させることができる。このとき、上記した初期設定圧を初期圧設定用圧力計３４に設定することで、補助シリンダー３２の背圧側に接続された分岐配管３１の圧力がこの初期設定圧に達した場合に、リリーフ弁３３が開放され、分岐配管３１の圧力が維持される。

なお、図２に示すように、油圧シリンダー１７と補助シリンダー３２との間の分岐配管３１に、補助シリンダー３２方向に自由流路を形成する逆止弁３９と、この逆止弁３９と並列接続された流量調整弁４０とを有するスピードコントローラ４１を設けることもできる。
これにより、対となる成形ロール１３、１４の隙間が開く際の動きを素早くでき、この隙間が狭くなる際の動きをゆっくりにすることができる。

また、図３に示すように、補助シリンダー３２の背圧側の分岐配管３１に、減圧弁４２を介して油圧シリンダー１７にかかる圧力より低い圧力の油を供給することもできる。
これにより、油圧シリンダー１７に予圧による反力を与えることができる。

続いて、本発明の一実施の形態に係る塊成化方法について、前記した塊成機１０を用いて説明する。
まず、上限設定用圧力計２８に、塊成機１０が損傷しない範囲で反力の上限値を設定し、初期圧設定用圧力計３４に、初期設定圧を設定する。そして、塊成機１０の主電源をオンにし、油圧ポンプ２３を始動させて圧力を上昇させ、電磁弁２６を切換えることにより、油圧シリンダー１７を作動させて、対となる成形ロール１３、１４の間隔及び挟持力を制御する。このとき、各補助シリンダー１７も作動し、補助シリンダー３２の背圧側に接続された分岐配管３１の圧力が初期設定圧に達した場合に、リリーフ弁３３が開放され、分岐配管３１の圧力が維持される。

次に、対となる成形ロール１３、１４を互いに逆回転させ、成形ロール１３、１４の上方に配置されたホッパーから、成形ロール１３、１４の間に原料を供給することで、この原料を加圧し塊成化しながら、下方へ排出する。
ここで、原料の塊成化作業が安定（初期設定圧以下）に行われ、成形ロール１３、１４に異常成形力が発生しない場合は、成形ロール１３、１４の間に原料が噛み込まれた際、対向する塊成ロール１３、１４が、その間隔が開く方向に移動しようとしても、油圧シリンダー１７にかかる圧力は、各補助シリンダー３２で受けることができる。なお、このとき、各補助シリンダー３２の背圧側に直列配置された圧縮ばね３８は僅かに圧縮される。

一方、原料の塊成化作業が不安定（初期設定圧超）になり（例えば、成形ロール１３、１４間に異物が噛み込まれ）、成形ロール１３、１４に異常成形力が発生した場合は、油圧シリンダー１７にかかる圧力の全てを、各補助シリンダー３２で受けることができず、初期設定圧を超えた際に発生する荷重は、各圧縮ばね３８が圧縮（吸収）することにより瞬時に受けられる。
ここで、各補助シリンダー３２の内径は同一で、各圧縮ばね３８のばね定数も同一であるため、各圧縮ばね３８は同じように縮む。なお、各圧縮ばねのばね定数が異なる場合は、例えば、各圧縮ばねを段階的に、順次縮ませることもできる。

このように、原料の塊成化作業が不安定になった後、再び、原料の塊成化作業が安定に行われれば（例えば、成形ロール１３、１４間に噛み込まれた異物がとれた場合）、対向する塊成ロール１３、１４は、その間隔が狭くなる方向に移動しようとする。
このとき、塊成ロール１３、１４同士の挟持力が急上昇し、振動を起こす可能性があるため、図２に示すように、スピードコントローラ４１を設けたり、また、図３に示すように、減圧弁４２を設けることが好ましい。

なお、原料の塊成化作業が不安定のままで、初期設定圧を超えた際に発生する荷重を各圧縮ばね３８が吸収できなくなる場合（圧縮ばね３８が最大に縮んだ状態）、例えば、塊成機１０の固定側フレーム１１や回動側フレーム１２等が損傷する恐れがある。しかし、この場合、上限設定用圧力計２８により、配管２２の圧力が上限値に達した場合にリリーフ弁２９が開放され、配管２２の圧力が維持されるため、塊成機１０の損傷を防止できる。従って、上限設定用圧力計２８の設定圧力は、各圧縮ばね３８が吸収できる最大荷重に対応する最大圧力よりも小さい圧力に設定しておく。

以上のことから、本発明の塊成機１０及び塊成化方法を用いることで、対となる成形ロール１３、１４の間隔及び挟持力の初期設定を容易にでき、成形ロール１３、１４に異常成形力が発生した場合に受ける反力の上限値も設定できる。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組合せて本発明の塊成機及び塊成化方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
また、前記実施の形態においては、固定側フレームと回動側フレームの下側を回動自在に連結し、上側を隙間調整手段で連結した場合について説明したが、固定側フレームと回動側フレームの上側を回動自在に連結し、下側を隙間調整手段で連結することもできる。

１０：塊成機、１１：固定側フレーム、１２：回動側フレーム、１３、１４：成形ロール、１５：隙間調整手段、１６：ピン、１７：油圧シリンダー、１８：シリンダーカバー、１９：ピン、２０：ピストンロッド、２１：ピン、２２：配管、２３：油圧ポンプ、２４：配管、２５：タンク、２６：電磁弁、２７：パイロットチェッキ弁、２８：上限設定用圧力計、２９：リリーフ弁、３０：タンク、３１：分岐配管、３２：補助シリンダー、３３：リリーフ弁、３４：初期圧設定用圧力計、３５：チェッキ弁、３６：タンク、３７：ピストンロッド、３８：圧縮ばね、３９：逆止弁、４０：流量調整弁、４１：スピードコントローラ、４２：減圧弁

Claims

上下いずれか一方側が回動自在に連結された固定側フレーム及び回動側フレームと、該固定側フレーム及び該回動側フレームの中央部に対向配置して取付けられる対となる成形ロールと、該固定側フレーム及び該回動側フレームの他方側に連結し、前記対となる成形ロールの間隔及び挟持力を調整する隙間調整手段とを有する塊成機において、
前記隙間調整手段には、前記固定側フレーム及び前記回動側フレームの他方側に連結する油圧シリンダーと、該油圧シリンダーの加圧側の油流路に連結され、該油圧シリンダーにかかる圧力を、予め設定した初期設定圧まで受ける補助シリンダーと、該補助シリンダーの背圧側に直列配置され、前記初期設定圧を超えた際に発生する荷重を受けるばねとが設けられていることを特徴とする塊成機。
請求項１記載の塊成機において、前記補助シリンダーと該補助シリンダーに直列配置される前記ばねは、前記油圧シリンダーの油流路に複数列設けられていることを特徴とする塊成機。
請求項２記載の塊成機において、前記各補助シリンダーの内径は同一で、しかも前記各ばねのばね定数はそれぞれ異なることを特徴とする塊成機。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の塊成機において、前記油圧シリンダーと前記補助シリンダーとの間の油流路には、前記補助シリンダー方向に自由流路を形成する逆止弁と、該逆止弁と並列接続された流量調整弁とを有するスピードコントローラが設けられていることを特徴とする塊成機。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の塊成機において、前記補助シリンダーの背圧側に、減圧弁を介して前記油圧シリンダーにかかる圧力より低い圧力の油が供給されていることを特徴とする塊成機。
請求項１〜５のいずれか１項に記載の塊成機において、前記補助シリンダーには、両軸シリンダーが使用されていることを特徴とする塊成機。
上下いずれか一方側が回動自在に連結された固定側フレーム及び回動側フレームと、該固定側フレーム及び該回動側フレームの中央部に対向配置して取付けられる対となる成形ロールと、該固定側フレーム及び該回動側フレームの他方側に連結し、前記対となる成形ロールの間隔及び挟持力を調整する隙間調整手段とを有する塊成機の前記対となる成形ロールの間に上から原料を供給し、該原料を塊成化する方法において、
前記隙間調整手段には、前記固定側フレーム及び前記回動側フレームの他方側に連結する油圧シリンダーと、該油圧シリンダーの加圧側の油流路に連結され、該油圧シリンダーにかかる圧力を、予め設定した初期設定圧まで受ける補助シリンダーと、該補助シリンダーの背圧側に直列配置され、前記初期設定圧を超えた際に発生する荷重を受けるばねとが設けられ、前記油圧シリンダーにより、前記対となる成形ロールに成形力を与えながら、該対となる成形ロールに異常成形力が発生した場合に、その反力を前記補助シリンダーに直列配置された前記ばねで受けることを特徴とする塊成化方法。