JPH0471650A - ローラミル - 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、セメントクリンカあるいは化学製品な
どの固体原料を粉砕する微粉砕用ローラミルに係り、特
に実用性の高い防振構造を有するローラミルに関する。

〔従来の技術］ 石炭焚ボイラにおいては低公害燃焼（低ＮＯｘ、未燃分
低減燃焼）や急速負荷変動運用が実施され、それに伴い
微粉砕機（ミル）に対しても給炭量の幅広い変動等、よ
りフレキシブルな運用への対応が要求されるようになっ
た。

石炭、セメント原料あるいは新素材原料などの塊状物を
細かく粉砕する粉砕機の１つの型式として、低速回転運
動を行う粉砕用の粉砕テーブルと、その上で自転する複
数の粉砕ローラとを備えた竪型のローラミルがあり、最
近では代表機種のひとつとしての地位を固めつつある。

第４図はミル中心軸を通る面でミルを縦割りにした、高
さ方向の断面図、また第５図は第４図のＡ−Ａ断面図で
ある。この種の粉砕機は、円筒型のケーシング１０（ミ
ルハウジングと称する）内において水平面内で低速回転
する粉砕テーブル９と、その上で該粉砕テーブル９上に
押しつけられた状Ｂ（この押しつける力を以下、粉砕荷
重と称す）で自転する複数個の粉砕ローラ７を備えてい
る。粉砕テーブル９は、モータ２１により減速機２２を
介して低速回転する垂直軸１１に固定されて駆動される
。また第３図に示すように粉砕ローラフの回転軸６は、
該粉砕ローラフの上部に設けられたローラブラケット５
により支持される。ローラブラケット５は、第４図に示
すようにその上部に設けられた、スプリング３３をその
間にもつ上・下部加圧フレーム２６．２７により、ロー
ラピボットと称するピン４を介して支持される。

したがって、ローラブラケット５は粉砕テーブル９の半
径方向への振子運動が可能である。粉砕性能を支配する
主要因子である粉砕荷重は、粉砕ローラ７、上・下部加
圧フレーム２６．２７等の構造部材の自重と、上部加圧
フレーム２７と基礎マット１５を連結する、加圧装置３
１付きのテンションロッド１２による下向きの荷重の合
力として与えられる。

粉砕テーブル９の中心部へ供給管２９（シュート）より
供給される被粉砕物３０は、粉砕テーブル９の回転によ
る遠心力によって粉砕テーブル９上をうす巻き状の軌跡
を描いて外周部の粉砕レース２８へ移動し、粉砕テーブ
ル９の外周側に装着された粉砕リング８上面（粉砕レー
ス２８面）と粉砕ローラフの間にかみ込まれて粉砕され
る。ミルハウジング１０の基底部には図示していないダ
クトにより熱風２３が導かれており、この熱風２３が粉
砕テーブル９の外周部とミルハウジング１０内周部との
間のエアスロート２４から吹き上げられている。粉砕後
の粉粒体は、この熱風２３の流れによってミルハウジン
グ１０内を上昇しながら乾燥される。ミルハウジング１
０上部へ輸送された粉粒体は、粗いものから重力によっ
て落下しく１次分級）、またそこを通過してさらに上昇
したやや細かな粉粒体は、ミルハウジング１０上部に設
けたサイクロンセパレータ、あるいは回転分級器３で再
度分級され（２次分級）、所定の粒径以下の粉粒体はさ
らに熱風２３によって製品微粉排出管１から系外へ搬送
される。そしてボイラの場合には、製品微粉排出管１か
ら図示していない微粉炭バーナあるいは微粉炭貯蔵ビン
へと送られる。また回転分級器３で２次分級され、ふる
い落とされた所定粒径以上の粉粒体は粉砕テーブル９上
に落下し、ミル内へ供給されたばかりの原料３０ととも
に再度粉砕される。このように原料３０は粉砕、分級が
繰り返される。

このようなリングローラミルにおいては、従来より低負
荷域で振動が発生する場合があることが知られている。

以下、この現象について述べる。

第６図はリングローラミルの振動波形の一例を示す。振
動は数秒間隔で発生と停止を繰り返す。

トルク変動のデータ（第６図（ａ））は、第６図に示す
減速機２２で代表される構造全体の振動（第６図（ｂ）
）とほぼ完全に同期しており、またそれらの卓越周波数
も一致する。この結果は、粉砕テーブル９からモータ２
１までのねじり系が励振されていることを示している。

また第６図（Ｃ）に示すように、ローラブラケット５は
、振動が生じると同時に第８図に示す接触点ＡからＢに
外側に高速で移動し、振動の低減とともに内側に戻る振
子運動を繰り返す。本発明はこの現象に着目したもので
あるが、この点については後に詳述する。

なお、ローラミルの振動現象は第７図に示すようなステ
ィックスリップ振動の一種であるいわれている。つまり
一様回転する粉砕リング８と粉砕ローラ７の間にすべり
が生じ、そのすべりがある周期で繰り返し生じるもので
ある。このスティックスリップ振動の特徴の一つに、発
生する周期（周波数）は構造物の固有振動数とは直接関
係がなく、第７図に示すけん引速層Ｖｏ、摩擦係数等に
大きく依存することが知られている。

このような振動は、ある特定の炭種で特定の運転条件、
つまり低負荷時にのみ生じることがわかっているが（特
定の炭種でかつ低負荷時とは「粒度が高く、かつ炭層厚
さが薄い」条件となる場合をいう。）、このような振動
が生じた場合、ミル本体の構造強度のみならず、周辺機
器への振動伝播の面からも問題となる。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記従来技術は振動防止の点について配慮がされておら
ず、ミル本体の構造信鎖性、あるいはミル周辺における
振動・騒音面での環境に関する問題があった。本発明の
目的は、ミルの粉砕性能を低下させることなく、このよ
うな問題の原因である粉砕部での振動、特にスティック
スリップ現象に基づく自動振動の発生を防止するローラ
ミルを提供することにある。

〔課題を解決するだめの手段］ 上記目的は、ローラブラケットの振子運動に対する抵抗
となる減衰装置を設けることにより達成される。

すなわち、従来技術の課題は、ミルハウジング内下方の
水平面内を回転する粉砕テーブルと、該粉砕テーブルの
上面外周部に設けられた環状溝を有する粉砕リングと、
粉砕リングの溝内に配置された複数個の粉砕ローラと、
粉砕ローラを回転可能に支持するローラブラケットと、
ローラブラケットの粉砕テーブル半径方向への振子運動
を許容すべく該ローラブラケットを支持する加圧フレー
ムと、加圧フレームとローラブラケットを介して粉砕ロ
ーラを粉砕リング上に加圧する装置とを備えたローラミ
ルにおいて、前記ローラブラケットの振子運動を減速さ
せるための抵抗を有する減衰装置を設けたこと、 およびミルハウジング内下方の水平面内を回転する粉砕
テーブルと、該粉砕テーブルの上面外周部に設けられた
環状溝を有する粉砕リングと、粉砕リングの溝内に配置
された複数個の粉砕ローラと、粉砕ローラを回転可能に
支持するローラブラケットと、ローラブラケットの粉砕
テーブル半径方向への振子運動を許容するようにローラ
ブラケットを支持する加圧フレームと、ローラブラケッ
トを介して粉砕ローラを粉砕リング上に加圧する装置と
を備えたローラミルにおいて、前記ローラブラケットの
振子運動に対し低速の運動には小さな抵抗力、高速の運
動には大きな抵抗力を発生する減衰装置を設けたことを
特徴とするローラミルにより解決される。

〔作用］ 本減衰装置はローラブラケットの振子変位は拘束せず、
振子運動の速度に比例した抵抗力を生じる。それによっ
て、ローラブラケットの外側への移動速度は低下し、上
記のスティックスリップ振動の発生は防止される。

〔実施例〕

本発明の具体的実施例を第１図に示す。下部加圧フレー
ム２６とローラブラケット５は、ローラピボット４を介
して連結されている。本発明ではローラブラケット５に
ラグ３７を設け、そのラグ３７の上面と下部加圧フレー
ム２６の下面の間に減衰装置３６を設ける。この減衰装
置３６は、装置両端の伸縮速度に対して抵抗力を生しる
ものであればよいが一般には油圧ダンパ、あるいはメカ
ニカルスナツパが入手しやすく特性も安定していること
から便利である。このようにすることにより第８図に示
すようにローラ７が点線で表示した７１の位置に移動し
、ローラと粉砕リングの接触がＡからＢに（第６図（ｃ
）のＡからＢへの移動）変位するのが抑えられて遅くな
り、スティック・スリップは少なくなる。

本発明の詳細な説明するに際し、ミルのステインクスリ
ップ振動の発生と粉砕ローラフの動きの関係を詳細に述
べる。

この振動理解のキーポイントは、自由な状態におけば人
力で回転可能なほど回りやすい粉砕ローラ７が粉砕リン
グ８との間でなぜすべりを生じるかを理解することにあ
る。以下、この点について説明する。

ローラブラケット５は振動の発生と同時に外側に急激に
移動する（以下、これを′外側への″すべりと呼ぶ）。

すると、第８図に示すように粉砕ローラ７と粉砕リング
８の接触点がＡからＢに移動する。接触点Ｂにおける粉
砕リング８自体の回転周速度は回転半径ｒ、がｒＡより
も大きい分だけ速くなる。つまり、粉砕ローラ７は急激
に回転速度の増大を強制されるが粉砕ローラ７の回転慣
性が大きいためにこれに追随できず、すべりを生じるよ
うになる。その結果としてスティックスリップ振動が励
起される。これを逆に言いかえれば、粉砕ローラフの外
側へのすべりの速度が遅い場合には、第８図における接
触点のＡからＢへの移動も遅くなり、これに伴う接触点
の速度変化も遅くなるので粉砕ローラ７はこの変化に追
随でき、したがって振動は生じないことになる。

次にこのような振動がある特定の炭種（以下、炭種αと
称す）でだけ発生する現象について考察する。まず、ス
ティックスリップ振動の発生原因である粉砕ローラフの
外側へすべりがなぜ生じるかについて、本発明者が考察
した結果を第９図により説明する。この第９図に示すよ
うに、粉砕ローラ７は粉砕荷重（垂直成分）ＦＩＸと自
重Ｆ３ｘを受ける。また粉砕リング８より接触点已にお
いて摩擦力ＦＺｙおよび鉛直抗力Ｆ”ｚｘを受ける。こ
れらの力のつりあいを考える。まずＸ方向については、
Ｆ２ｙ＝Ｆｌｙ　　　　　　　　　　（１）ここでＦｌ
ｙは、ローラピボット４の荷重作用点Ａに作用する荷重
の水平成分である。

ツマリローラピボット４において、粉砕ローラ７と粉砕
ブラケット５よりなる系はＦｌｙに等しい荷重を水平方
向に受けていることがわかる。次に、接触点Ｂのまわり
のモーメントのっりあいを考える。図中の記号を用いる
と、 ＦＩＸ−ｊ２ｚ　＋　　Ｆ３ｘ−１ｔ　＝Ｆ’＋ｙ’　
！３＝Ｆ２．・ｌ。

、’、Ｆ２ｙ＝　（ＦＩＸ−ｆｚ　十Ｆ：＋ｘ−ｉ＋　
）　／１３ここで、１＋　、１．ｚ　、１３とは！、は
接触点Ｂと重心Ｃの間の水平距離、１２は接触点Ｂと粉
砕荷重作用点Ａの間の水平距離、１３は接触点Ｂと粉砕
荷重作用点への間の垂直距離である。

つまり、粉砕荷重ＦＩＸおよび自重ＦＩＫとつりあうた
めには（３）式に示すような摩擦力が必要である。ここ
で、この摩擦力の最大値、つまり最大静止摩擦力Ｔ２ｙ
は次式で与えられる。

Ｔ２ｙ−μ・Ｆ　ｚｘ　　　　　　　　　　　（４）μ
：静止摩擦係数 Ｘ方向のつりあい方程式より ＦＺＸ＝ＦＩＸ　　　土　　Ｆ　ｚｘ　　　　　　　　
　　　（５）、゛、　　丁２ｙ−μ　（Ｆ＋ｘ＋Ｆｆｆ
ｘ）　　　　　　（６）したがって、すべりが発生する
条件は、Ｆｔｙ≧７２．　　　　　　　　　　　　　（
７）したがって、鉛直方向の荷重Ｆ　ＩＸ、　Ｆ　３Ｘ
が作用する場合のすべり発生条件は、 ここで、μｃｒはすべりが発生する摩擦係数限界値であ
る。

で与えられる。つまり、静止摩擦係数μが小さく、（８
）式の左辺で定義されるμｃｒ以下になると粉砕ローラ
７は外側へのすべりを生じる。第１０図は、このような
考え方を背景として、スティックスリップ振動の直接の
引き金となる粉砕ローラフの外側へのすべりと炭種およ
び炭層の関係を模式的に示したものである。一般に給炭
量が少ない、つまり低負荷になると炭層が薄くなり、こ
れに伴って静止摩擦係数μは低下する。しかし、静止摩
擦係数μは炭種によって異なる。第１０図において炭種
βでは通常の運転範囲で変化する炭層厚の変動域（図中
Ａで示す）では常にμｃｒよりも高い静止摩擦係数μを
保持するが、炭種αではＰ点において、 μｃｒ≧μ となり、これ以下の負荷条件では粉砕ローラフの外側へ
のすべりを生じ、その結果としてスティックスリップ振
動を発生する。以上をまとめると、静止摩擦係数１１の
小さな炭種では低負荷域で粉砕ローラフの外側へのすべ
りを生じ、これが粉砕ローラ７と粉砕リング８間のすべ
りを生じ、この結果としてスティックスリップ振動が誘
発されることになる。

本発明の着眼点は、粉砕ローラフの外側へのすべりを防
止することにより振動の発生を防ぐことにある。しかし
、単純に粉砕ローラフの振子運動を剛に拘束すると粉砕
ローラ７が粉砕リング８と接触する軌道が固定され、両
者の接触がいつも同じところで行われるので、粉砕リン
グ８が急速に摩耗することになる。本発明で用いる油圧
ダンパ、メカニカルスナツパ等の減衰装置３６は低速の
変動は許容し、高速の変動に対してのみ大きな抵抗力を
生じる。したがって粉砕ローラ７の振子運動は許容され
、かつその速度は低速に抑えられることになる。

最後にこの減衰装置３６に要求される機能について検討
する。

測定データによれば、振子運動の変位は約２ｃｍ、速度
１０ＣＩＩ／Ｓ、加速度（α）は２０ｍ／ｓ２程度であ
る。また粉砕ローラとローラブラケット系の重量は約３
０１（Ｇ）である。したがって、振子運動の慣性力は、 であり、（２０／９．８）ｘ３０ζ６０を程度であり、
減衰装置３６はこの程度の荷重を上回る容量を有する必
要がある。

本発明の他の実施例を第２図に示す。ミルハウジングＩ
Ｏとローラブラケット５の間に減衰装置３６を取付けて
ローラブラケット５の振子運動の速度の低下を図るもの
であるが、第１図の場合に比較し、ミルハウジング１０
への面外荷重の増大、微粉炭の高速な流れ３日による減
衰装置３６の摩耗等に対する対処が必要となる。この他
、減衰装置をローラブラケットとミルハウジング外の固
定体との間に設けることもできる。

［発明の効果］ 本発明を実施することにより、自動振動が抑制され、振
動レベルが著しく低下する。その結果として、ローラミ
ルの構造強度に関する信転性が向上し、また、周辺への
振動伝播レベルが減少し、振動・騒音に関する環境がよ
くなる。また、ローラミルの最低負荷の切り下げが可能
になり、ボイラの負荷変動等に対応したフレキシブルな
ミルの運用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すローラミル粉砕部の構造
図、第２図は本発明の他の実施例図、第３図は従来のロ
ーラミル粉砕部の構造図、第４図、第５図は従来型ロー
ラミルの全体構造図およびその横断面図、第６図はロー
ラミルの振動データ図、第７図はローラミルの振動の簡
易モデル図、第８図、第９図はローラミルにおけるロー
ラブラケットの振子運動挙動説明図、第１０図は炭種、
炭層厚さと振動の関係を示す概念図である。 ４・・・ローラピボット、５・・・ローラブラケット、
６・・・粉砕ローラ回転軸、７・・・粉砕ローラ、８・
・・粉砕リング、９・・・粉砕テーブル、１０・・・ミ
ルハウジング、２６・・・下部加圧フレーム、３６・・
・減衰装置、３７・・・ラグ。 出願人　バブコック日立株式会社 代理人　弁理士　川　北　武　長 ローラピボット ローラブラケット 粉粉ローラ回転軸 粉砕ローラ 粉砕リング ミルハウジング 下部加圧フレーム 減衰装置 ラグ 微粉炭流れ トルク変動 【瞥プ←−−←偉←

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ミルハウジング内下方の水平面内を回転する粉砕
   テーブルと、該粉砕テーブルの上面外周部に設けられた
   環状溝を有する粉砕リングと、粉砕リングの溝内に配置
   された複数個の粉砕ローラと、粉砕ローラを回転可能に
   支持するローラブラケットと、ローラブラケットの粉砕
   テーブル半径方向への振子運動を許容すべく該ローラブ
   ラケットを支持する加圧フレームと、加圧フレームとロ
   ーラブラケットを介して粉砕ローラを粉砕リング上に加
   圧する装置とを備えたローラミルにおいて、前記ローラ
   ブラケットの振子運動を減速させるための抵抗を有する
   減衰装置を設けたことを特徴とするローラミル。
2. （２）請求項（１）において、減衰装置をローラブラケ
   ットと加圧フレームとの間に設けたことを特徴とするロ
   ーラミル。
3. （３）請求項（１）において、減衰装置をローラブラケ
   ットとミルハウジングの間に設けたことを特徴とするロ
   ーラミル。
4. （４）ミルハウジング内下方の水平面内を回転する粉砕
   テーブルと、該粉砕テーブルの上面外周部に設けられた
   環状溝を有する粉砕リングと、粉砕リングの溝内に配置
   された複数個の粉砕ローラと、粉砕ローラを回転可能に
   支持するローラブラケットと、ローラブラケットの粉砕
   テーブル半径方向への振子連動を許容するようにローラ
   ブラケットを支持する加圧フレームと、ローラブラケッ
   トを介して粉砕ローラを粉砕リング上に加圧する装置と
   を備えたローラミルにおいて、前記ローラブラケットの
   振子運動に対し低速の運動には小さな抵抗力、高速の運
   動には大きな抵抗力を発生する減衰装置を設けたことを
   特徴とするローラミル。