JPH01224055A - バウルミルの圧砕環 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は石炭粉砕用その他に用いるバウルミルの圧砕環
に関する。

〔従来の技術〕

第９図に石炭粉砕用ノＺウルミルの従来の構成および使
用状況を示す。

メクル１に取付けられた圧砕環２は主軸３と共に外部動
力によって回転し、ロール４は、ロール軸５と共に圧砕
環の回転に従動しながら定位置で自転しており、石炭は
圧砕環２とロール４の接触＠６で挾まれて圧砕面９で圧
砕される。圧砕に必要な力はロール軸５に作用する圧砕
環２の面をほぼ垂直に圧する向きのカフおよびモーメン
ト８によって与えられる。カフおよびモーメント８は外
部機構によって与えられるようになっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来のバウルミルには解決すべき次の課題があった
。即ち、圧砕環２は金属で作られており、石炭の圧砕に
よる圧砕面９の摩耗が速（、圧砕環２の寿命が短かい問
題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題の解決手段として断面端を圧砕面に面
一に密植されその断面が方形、円、楕円等の形状をなす
棒体であると共に前記断面の最も長い辺、径等と棒体の
高さとの比が、１．２以下の複数のセラミックス材を具
備してなることを特徴とするバウルミルの圧砕環を提案
しようとするものである。

〔作用〕

本発明は上記のように構成されるので次の作用を有する
。即ち、セラミックスは金属に比し、耐摩性が高いので
圧砕環の寿命が長くなる。

又、圧砕環に密植される個々のセラミックスは棒体をな
し、その断面の最も長い辺、径等の長さが棒体の高さ（
厚さ）の１．２倍以下なので圧砕荷重に対してセラミッ
クスの垂直方向の幅即ち横幅が非常に小さく、セラミッ
クスの面に生じる曲げモーメントが小さ（なってワレを
生じることが皆無に近（なる。

〔実施例〕

本発明の一実施例について第１図ないし第８図により説
明する。先ず、個々のセラミックスの形状についてその
圧砕面の長さ（断面の長〜・辺、径等）は厚さ（高さ）
の１．２倍よりも短かいのが強度上有利であることを以
下に説明する。

第１図はセラミック角柱１０１を金属製円柱１０２で押
してセラミック角柱１０１を破壊する試験を実施したと
きの試験状態を示す図である。

セラミック角柱１０１はセラミック製定盤１０３の上に
置かれている。荷重Ｗは矢印１０４の向き即ち下向きに
負荷される。この時、セラミック角柱１０１はその下面
から亀裂１０５が図のように入って割れるのが普通であ
る。

金属はこのような割れ方はしないので、これはセラミッ
クス特有の割れの特徴である。

なぜそのような割れ方をするかを示したのが第２図であ
る。第２図は第１図のセラミック角柱１０１を抜き出し
てこれに作用する力関係を示す図である。

セラミック角柱１０１の上面１０６を下方に荷重Ｗで矢
印１０４の向きに押すと下面１０７には図のような面圧
分布１０８が作用する。その合計力は上面の荷重Ｗ１０
４と釣り合っている。このように上面１０６には集中荷
重が、下面１０７には分布荷重（面圧分布）が作用する
と、セラミック角柱１０１には曲げモーメントが作用し
、その曲げモーメントは荷重直下で最大となる。この最
大曲げモーメントの位置からセラミック角柱１０１は曲
げ破壊を生ずるのである。

曲げ破壊を防ぐには荷重Ｗとセラミックの破壊強さを一
定とすれば、厚さＨを太き（して断面係数を大きくする
か、又は下面１０７に作用する分布荷重の広がりを狭く
して、曲げモーメントを下げるしかない。面圧分布の広
がりは、応力分布に関するサン・プナンの原理に従い、
厚さＨの約２程度度と見られるので、モーメントを下げ
る方法としては横方向の長さを厚さＨの２倍以下の領域
を考え更に短か（することである。

第３図はこのような考え方で厚（、短か（した場合の形
状の比較図で実線で描いたセラミック角柱１０１に較べ
２点鎖線で描いたセラミック角柱１０９０強度が高（、
更に破線で描いたセラミック角柱１１０の強度がより高
い形状である。

しかし、あまり厚（、短か（なると、セラミック角柱１
０１は上下方向の圧縮応力や、下面の相手材が金属のと
きはその金属の面圧強度が問題になったりして実用的で
な（なる。

そこで長さと厚さの比の実用的な領域について以下に説
明する。

第４図はセラミック角柱１０１の上面１０６に集中荷重
Ｗが、下面１０７に分布荷重ｐが作用する一般的状態を
示しており、本条件下で長さと厚さの比の実用領域につ
いて述べたい。

セラミック角柱１０１の長さがＬ１厚さがＨである、＠
（図の奥ゆきの方向）は図に表われていないが、Ｂなる
記号で表わすと、Ｂは（１１式の条件下にある。

Ｌ≧Ｂ　　　・・・・・・・・・（１）セラミックスは
焼成時に割れやすいが、３個の寸法、長さＬ、厚さＨ１
幅Ｂの中、最小寸法がある大きさ以下であれば他の寸法
の大きさにはあまり影響されずに製造が可能である。よ
って、ここでは幅Ｂを最小寸法を考え、力学的発生応力
の如何に関係な（焼成などの製作条件によって定まるも
の故、幅Ｂは既知量と考える。

下面１０７０分布荷分布上サン・プナンの原理により集
中荷重直下を最大面圧ｐｏｇ　、としこれヲ中心に左右
方向への距離が厚さＨと等値のところで面圧は零となる
ような直線分布であるものとして近似的に取扱かう。

（イ）面圧の大きさを求める 任意距離Ｘにおける面圧をｐとすると、ｐは（２）式の
ように表わせる。

ｐ＝ｐ蛎（１−■）　　　・・・・・・・・・・・・（
２＋ただしＸ６％ 端の面圧が最小面圧でこれをｐヨ、とすると、（３）式
の通りである。

賜＝ｐｍ（１−丁）　・・・・・・・・・・・・（３）
集中荷重Ｗと面圧による力は釣合っているので（４）式
の釣合い条件式から最大面圧ｐ、Ｅは（５）式のように
定まる。

ただしη＝煽≦２ （ロ）集中荷重直下の曲げモーメントを求む曲げモーメ
ン）Ｍは（６）式の通りである。

ただし騒≦２ （ハ）曲げ応力を求む 曲げ応力σは（７）式の通りである。

σ＝− ＢＨま ただし　Ｚ＝− η＝Ｌ、６≦２ 第５図は（５）式および（７）式を用いて、例としてｗ
＝ｓｏ、ｏｏｏゆ／、Ｂ＝２０簡、Ｈ＝６０闘　とする
ときの面圧ｐ、と曲げ応力σを計算した結果である。

図の横軸には長さＬと厚さＨとのアスペクト比ηをとっ
ている。

これによるとアスはクト比ηは小さい程曲げ応力は小さ
（なるが面圧ｐ、が高（なることが分る。ηのいかなる
値を採用するかは面圧および曲げ応力の夫々に関して許
容応力をいかにとるかに、かかっている。そこで面圧と
曲げ応力の比を夫々の許容値の比と同じにとれば合理的
であるから（８）式の条件から得られる（９）式を用い
て、第６図に、面圧の許容値ｐアａｌと曲げ応力の許容
値σｄの比ｋに対するアスペクト比ηの関係を示した。

ただし　η≦２ に）アスペクト比ηに関する検討 （１）相手材が金属で降伏応力が高いとき、例として相
手材が金属で仮に３０Ｍ４３０を考え、その降伏が生じ
ないようその降伏芯カフ０ｋｌへ−の８０％をｐ−ａｌ
とし、セラミックスの曲げ許容応力を仮に１０　ｋｇ／
／ｎ♂とすると、（１１式のようにｋは５．６となる。

このときηは第６図から０，５４が得られる。

（１１ｙ　　相手材が金属で降伏応力が低いとき上記（
１）と同様に考え、相手材が５１ｏＣ−Ｎ（降伏応力＞
　２１　ｋｇｆ／ｗｔａ”　）のとき、０υ式のように
、ｋ＝１．６、ηは第６図から１．２である。

（ｌｉｄ、相手材がセラミックスの場合相手材が同材の
セラミックスの場合は相手材の面圧による降伏よりもセ
ラミック角柱の圧壊強度が問題となる。圧壊強度は曲げ
強度の約５倍の強さを有するので　ｋ＝５となり、ηは
第６図から０．５７である。

以上により一般的な使用範囲ではηは１之以下の場合が
多いので、ηが１，２以下の特徴ある領域を提供するも
のである。

このようにして限定された形状のセラミックスを用いた
実施例を第７図に示す。

図において、箱状の円環をなす金属製の圧砕環１０には
長方形のセラミック圧砕部品１１が密植状に敷きつめら
れ接着その他の手段によって固着されている。圧砕環１
０自身は降伏応ば−い材料が用いられており、セラミッ
ク圧砕部品１１の圧砕面１２の長辺の長さＬは厚さ（高
さ）Ｈより短か（してアスペクト比ηは１．０以下を採
用している。幅は長辺の長さと同等かそれよりも更に短
かい寸法である。

セラミック圧砕部品として用いられる各種形状を第８図
に示す。図において（α）〜（ｄ）は各断面形状の図、
（ｄ′）〜（ｄ′）はそれらに対応する斜視図である。

図中、Ｌは各断面の最も長い辺、径を、Ｈは棒体の高さ
（厚さ）を表わす。− 上記実施例ではセラミック圧砕部品１１は個々に圧砕環
１０に密植したが、その手段は自由に選ばれてよ（、た
とえば第８図の（α）〜（ｄ）に示すような複数の組合
わせで予め接着したものを用いても勿論よい。

〔発明の効果〕

本発明は上記のように構成されるので次の効果を有する
。

（１）、断面方向の最大長が、高さ（厚さ）の１．２倍
以下の棒体セラミックスを圧砕環に密植するので、圧砕
環の耐摩性が格段に向上し、部品寿命が延びると同時に
、耐曲げ強度が高（維持され、セラミックスの欠点であ
る割れやすさが解消された理想的な圧砕環が得られる。

（２）、棒状セラミックスは大面積の一体型に比し量産
しやすく製作が容易であり、価格も安いというメリット
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はセラミック角柱の破壊試験状況の説明図、第２
図はセラミック角柱に作用する力の状況の説明図、第３
図はセラミック角柱の長さと厚さを変えた比較説明図、
第４図はセラミック角柱に作用する応力計算モデルの図
、第５図はアスペクト比と面圧および曲げ応力の関係図
、第６図は面圧の許容値と曲げ応力の許容値に対するア
スペクト比の関係図、第７図は本発明の一実施例である
セラミック製圧砕部品（棒体）を密植した圧砕環の側断
面図、第８図は本発明の実施例に用いるセラミックス棒
体の各種形状を示す図で、（α）〜（ｄ）は断面形状（
但し、各々複数で示す）を示す図、（ｄ′）〜（ｄ′）
は（α）〜（ｄ）に対応する棒体の斜視図、第９図は従
来のバウルミルの側断面図である。 １０・・・圧砕環、１１・・・セラミック圧砕部品（棒
体）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 断面端を圧砕面に面一に密植されその断面が方形、円、
   楕円等の形状をなす棒体であると共に前記断面の最も長
   い辺、径等と棒体の高さとの比が、１．２以下の複数の
   セラミックス材を具備してなることを特徴とするバウル
   ミルの圧砕環。