JPH10272376A - ローラミル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ローラミルに対して安価で防振効果の高い動
吸振器を設けることによって、ローラミルの自励振動を
防止すること。 【解決手段】 溝部２をもつ回転テーブル３と、粉砕ロ
ーラ４とブラケット５とを有するローラ部と、前記ロー
ラ部を上側から支持する加圧フレーム６と、を備えるロ
ーラミルにおいて、弾性を有しかつ振動エネルギ吸収特
性を有する変形要素１４と、前記変形要素で支持される
重錘１５とをブラケット５に設け、変形要素および重錘
からなる振動系の固有振動数をローラミルに発生する自
励振動の振動数に同調させること。また、前記振動系１
４，１５をブラケットに対して複数個設置し、複数個の
振動系のそれぞれの固有振動数を、ローラミルの自励振
動の発達途中の異なる振動数に同調させること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塊粒物を細かく粉
砕する粉砕機であって、回転テーブルと該テーブルの回
転にしたがい回転する粉砕ローラとからなり、動吸振器
を備えたローラミルに関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭、セメント原料あるいは新素材原料
等の塊粒物を細かく粉砕する粉砕機の一タイプとして、
回転する回転テーブルと複数の粉砕ローラを備えた竪型
のローラミルが用いられ、最近では代表機種の一つとな
っている。

【０００３】この種の粉砕機は、円筒形ケーシング（ハ
ウジング）内の下部にあって減速機を有するモータで駆
動され水平面状で低速回転する円盤状の回転テーブル
と、その上面外周部を円周方向へ等分する位置へ、油圧
ロッドにより加圧されて回転する複数個の粉砕ローラを
備える。粉砕ローラは、ブラケットにより回転テーブル
の回転に従い回転することができるように支持され、ま
た、ブラケットの上側に備えられた加圧フレームにより
ピボットを介して回転テーブルの半径方向への振り子運
動ができるように支持される。

【０００４】回転テーブル中心部へシュート（供給管）
より供給される被粉砕物は、回転テーブルの回転による
遠心力によって回転テーブル上を渦巻き状の軌跡を描い
て外周部へ移動し、回転テーブルの上面外周部に設けら
れた粉砕溝と粉砕ローラの間にかみ込まれて粉砕され
る。ケーシングの基底部には、ダクト内を送られてきた
熱風が導かれており、この熱風が、回転テーブルの外周
とケーシング内壁との間のエアスロートから、ミル上方
へ向けて吹き上げられている。粉砕によって生成した粉
粒体は、エアスロートから吹きあがる熱風によって、ケ
ーシング内を上昇しながら乾燥される。

【０００５】ケーシング上部へ輸送された粉粒体は、粗
い物から重力により落下し（１次分級）、そこを通過し
たやや細かな粉粒体はケーシング内上部に設けられた回
転分級機で再度分級され、所定の粒径以下の微粉は熱風
によって搬送され、例えばボイラでは微粉炭バーナある
いは微粉貯蔵ビンへと送られる。分級器を貫通しなかっ
た所定粒径より大きな粗流は、回転テーブル上へ落下
し、ミル内へ供給されたばかりの原料とともに再度粉砕
される。このようにして、ミル内では粉砕ローラによっ
て粉砕が繰り返される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、石炭焚きボイラ
では低公害燃焼（低ＮＯｘ・低未燃分燃焼）や広範囲の
負荷変動運用が求められており、それに従い、微粉砕機
（ミル）にも高い粉砕性能や最低負荷の切り下げが求め
られている。

【０００７】ローラミルの粉砕ローラは、回転テーブル
の粉砕溝との間に粉粒体をかみ込み圧縮力および剪断力
により粉砕を行うが、それと同時に粉砕ローラの自重お
よび粉砕のための荷重を粉粒体の層によって支えられて
いる。粉粒体の粒度が向上すると、粉粒体層の支持力が
弱くなり、回転テーブルと粉砕ローラの間の粉粒体層の
厚さは薄くなる。

【０００８】そして、粉粒体層がある一定の厚さ以下に
なると自励振動が発生する。この自励振動は、ローラが
鉛直方向に跳躍する強い振動であり、ローラミルの安定
した運転を妨げるものである。

【０００９】前記のローラミルの振動を低減する一手段
として、その加圧フレームに重錘とその鉛直方向の運動
を支持する変形要素を設け、変形要素と重錘からなる振
動系の固有振動数を発生する振動の振動数に同調させ
て、振動を低減させる方法が特開平5−31385号公報に記
載されている。

【００１０】ローラミルの自励振動はその振動数が一定
しておらず、振動発生中に変化する特徴を有するため、
前記公報では、振動数を検出し、その振動数に合わせて
変形要素の特性変化させる方法が記載されている。

【００１１】しかし、このような能動的な方法は費用の
面からみると不利である。また、加圧フレーム上方に変
形要素および重錘を設けるため、ローラミル全体の高さ
を高くせざるを得ない。また、重錘の質量も軽い方が機
構的にも費用の面からも好ましいが、ローラミルに発生
する大きな継続した自励振動に同調させてこれを抑制す
るには、かなり大きな質量の重錘が必要である。

【００１２】本発明の目的は、比較的軽量・安価な動吸
振器を構成し、ローラミルの自励振動を防止することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記した目的は、ローラ
ミルにおいて、鍵型の重錘を、板状の弾性体を複数枚重
ねた変形要素によってブラケットの上面と背面において
支持した振動系もしくは、ブラケットと重錘の相対運動
を増幅ないしは回転運動に変換する機構を備えた変形要
素により支持した振動系を１つのブラケットに対し複数
個有し、それぞれの振動系の固有振動数を、ローラミル
で見られる継続した自励振動の振動数よりも２０％〜５
０％高く設定することにより解決される。

【００１４】変形要素および重錘からなる振動系の固有
振動数をローラミルに発生する自励振動の振動数に同調
させておくことによって、動吸振器としての効果によ
り、振動を抑制する。

【００１５】また、ローラミルの自励振動の振動数はそ
の発達過程で変化するが、複数個ある振動系の固有振動
数を自励振動の発達途中の振動数に同調させ、また、そ
れぞれを異なる振動数に同調させることで自励振動が大
きく発達する以前に動吸振器が効果を発揮し振動を抑制
するため、受動的な方法のみによって振動数の変化にも
対応し、より軽量の重錘で自励振動を防止することがで
きる。

【００１６】また、板状の弾性体を複数枚重ねた変形要
素と鍵型の重錘を用いた空間効率のよい構造とし、これ
らをブラケットに設置することで、ローラミル全体の高
さが高くなることを防ぐことができる。

【００１７】また、ブラケットと重錘の相対運動を増幅
ないしは回転運動に変換する機構を備えた変形要素によ
り支持した振動系を用いることで、重錘の質量を小さく
することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００１９】図１は、本発明の一実施形態であるローラ
ミルの全体構成をミル中心軸を通る鉛直方向断面におけ
る一部断面として示す正面図である。

【００２０】図１で、本発明の一実施形態であるこのロ
ーラミルは、ハウジング１内に、減速機を備えたモータ
（図示せず）で駆動され水平面内で回転し外周部に回転
軸と同心円状の粉砕溝２を有する回転テーブル３と、粉
砕溝２の上面の円周を３等分する位置に配置された粉砕
ローラ４と、粉砕ローラ４を固定するブラケット５と、
ブラケット５の上部に三角形の加圧フレーム６と、３本
の加重ロッド７と、ミル上部に、原料８を供給するシュ
ート９と回転分級機１０を備える。

【００２１】粉砕ローラ４は、ブラケット５に固定され
たシャフト１１を回転軸として回転テーブル３の回転に
従じて回転する。ブラケット５は、加圧フレーム６にピ
ボット１２を介し、ピボット１２を回転軸とする回転の
自由度を持つよう連結され、ピボット１２によって粉砕
ローラ４が回転テーブル３の半径方向へ振り子運動する
のを許容している。

【００２２】加重ロッド７は、油圧により生じる粉砕荷
重１３を加圧フレーム６に伝え、粉砕ローラ４を回転テ
ーブル３に押しつける。ブラケット５には、変形要素１
４と変形要素１４により鉛直方向の運動を支持された重
錘１５が設けられ、変形要素１４および重錘１５はケー
ス１６に納められる。

【００２３】図２は、ブラケット５をハウジング１側か
ら見た図である。動吸振器の様子が分かるように、ケー
ス１６および左側の重錘１５は一部断面に示す。板状の
弾性体２１を多数重ねた変形要素１４をブラケット５の
背面２２および上面２３に設け、ブラケット５の背面２
２および上面２３に沿う重錘１５を支持する。

【００２４】図３はブラケット５を回転テーブル３の円
周方向から見た図であり、ケース１６は省略している。
重錘１５をこのように鍵状の形状にすることで、重錘の
上部２６と下部２５の両方に下向きの面ができ、その部
分で変形要素１４を介してブラケット５に接続・支持す
ることで重錘の姿勢を特別なガイド無しに安定化するこ
とができる。また、スペースの利用効率も良い。

【００２５】板状の弾性体２１は支持具２７により束ね
られ、かつ、ブラケット５の背面２２ないし上面２３
に、板状の弾性体２１の面が水平方向に沿うように固定
される。板状の弾性体２１はその面に垂直な方向にのみ
変形が可能であり、変形要素１４に支持された重錘１５
は鉛直方向のみの運動が可能である。

【００２６】また、図４に示すように、変形要素１４は
その変形に対して、板状の弾性体２１間でその長手方向
への相対的な滑りが生じるため、摩擦力Ｆが生じる。図
２に示した重錘１５の鉛直方向の振動に対して、前記の
摩擦力Ｆは振動のエネルギを減衰させるように働くた
め、変形要素１４は弾性体としての効果と共に振動減衰
の効果も合わせ持つ。

【００２７】ローラミルに発生する振動の振動数と変形
要素１４と重錘１５からなる振動系の固有振動数が一致
していれば、共振により、重錘１５が大きく振動し、変
形要素１４の振動エネルギ吸収特性により、主体である
ローラミルの振動を抑制することができる。これは、動
吸振器として広く知られている。

【００２８】ローラミルの振動は外部からの加振力に依
らない自励振動である。自励振動を発生する系において
は、振動が一旦成長すれば大きな振動となるが、十分大
きな減衰を与えれば、全く自励振動を生じなくなる。本
構成のローラミルにおいても、変形要素１４および重錘
１５の減衰効果によるエネルギの散逸量が、自励振動に
際し、系に入ってくるエネルギ量を上回るように設定す
れば、自励振動の発生を抑制することが可能である。

【００２９】動吸振器の振動減衰効果は、主振動系と動
吸振器の重錘の質量比で決まり、重錘の質量が大きいほ
ど振動減衰効果は大きい。図５に、重錘の質量を変えた
際の振動抑制効果をシミュレーションで調べた結果を示
す。重錘の質量が十分な場合（ａ）は、自励振動そのも
のが完全に抑制されているが、不十分な場合（ｂ）は、
振動の大きさが幾分小さくなっているが、自励振動は依
然、発生している。

【００３０】つまり、ローラミルの自励振動に動吸振器
を適用する際、質量比の効果は線形的ではなく、ある閾
値を有し、その値よりも大きな質量比であれば自励振動
を完全に抑制することができるが、質量比が小さければ
振動抑制の効果は小さい。このことを模式的に表したの
が図６である。

【００３１】動吸振器を設計する際には、その固有振動
数を主振動系の振動数に一致させることが重要である。
しかし、ローラミルの自励振動においては、図７に示す
ように、その振動数は振動が発達する過程において振動
数が変化する。振動発達の初期の振幅が小さい段階で
は、その振動数は比較的高く、振動が発達するにつれ
て、振動数は低くなる。

【００３２】振動発達初期の振動数は、十分発達した振
動の振動数に比べ約６０％も高い。また、振動が大きい
ということはそれだけ流入するエネルギが大きいという
ことであり、そのような大きな振動を抑制するには、よ
り大きな減衰効果が必要であり、動吸振器の重錘に大き
な質量が必要となる。

【００３３】つまり、少ない質量の重錘で十分な効果を
生じさせるには、動吸振器の固有振動数をローラミルの
振動の発達段階の比較的高い振動数に同調させるのが効
率的である。さらに、動吸振器をローラ一つあたり複数
個、例えば２個設け、それぞれを異なる振動数に調整す
ることで、ローラミルの振動の発達段階のより広い範囲
で防振効果を発揮し、より効果的に振動を防止すること
ができる。

【００３４】すなわち、図８に示すように、自励振動の
発達の途上の振動数に相当するｆ_A，ｆ_Bに固有振動数を
設定することで、自励振動が発達する途中で振動を抑制
し、大きな振動に発達しないようにして、小さな質量比
の重錘で効果的に自励振動を抑制することができる。

【００３５】動吸振器の固有振動数ｆ_A，ｆ_Bとしては、
振動発達初期の振動数が十分発達した振動の振動数に比
べ約６０％高いことと、動吸振器の効果がある振動数の
幅を考えると、発達した自励振動の振動数を基準として
２０％〜５０％高い振動数に同調させ、それぞれの動吸
振器の固有振動数は、互いに２０％程度異ならせておく
のが好ましい。

【００３６】しかし、もし、振動の大きさがＣの部分に
相当するレベルにまで達してしまえば、もはや、動吸振
器の効果は期待できない。ただし、このような大きなレ
ベルの振動を抑制するには、質量のより大きな重錘が必
要であり、費用の面から効率的とは言えない。

【００３７】図９は、変形要素として皿ばね３１を用い
た構成の一実施形態について、そのブラケット部をハウ
ジング１側からみた図である。皿ばね３１は複数枚組み
合わせて重ねられ、重錘３２を上下からはさむように設
置され、留め具３３によって固定される。重ねられた皿
ばね３１は、振動荷重に対して変形する際に互いに滑り
を生じ、摩擦によるエネルギの損失によって振動を減衰
させる。

【００３８】動吸振器において前記した質量比は、主振
動系の慣性と重錘の慣性の比であり、重錘の見かけの慣
性を大きくすることで実際の重錘の質量を小さくするこ
とができる。例えば、変形要素の変形に対し重錘の移動
量を大きくすれば、重錘の見かけの慣性は大きくなる。

【００３９】図１０に、重錘の見かけの慣性を大きくす
る構成の動吸振器の一実施形態を示す。重錘は、コイル
ばね４１により支持される支持部４２と支持部４２に対
し相対運動する移動部４３よりなる。支持部４２には、
ローラ４４が設けられ、ローラ４４は主振動体に設けら
れたレール４５と移動部４３に挟まれている。移動部４
３は両側からレール４５および支持部４２をはさむよう
に配され、互いにバー４６により締め付けられ固定され
る。

【００４０】コイルばね４１の変形により支持部４２が
移動すると、ローラ４４が転動することにより、支持部
４２とレール４５の相対運動と同じだけ支持部４２と移
動部４３の相対運動が生じる。そのため、移動部４３の
相対運動は、コイルばね４１の変形量に対して、２倍大
きくなることになり、そのため移動部４３の見かけの慣
性は２倍になり、重錘全体の見かけの慣性が大きくな
り、重錘の質量を小さくすることができる。

【００４１】この効果を図１１に示す。支持部４２の質
量をＭ、移動部４３の質量をｍ、コイルばね４１のばね
定数をＫとし、支持部４２の変位をｕ、主振動体の変位
をｘとすると、移動部４３の変位は、２（ｕ−ｘ）＋ｘ
＝（２ｕ−ｘ）となる。動吸振器に作用する外力をｆと
すると運動方程式は、式（１）のようになり、変形する
と式（２）となる。

【００４２】

【数１】

【００４３】

【数２】

【００４４】

【数３】

【００４５】

【数４】

【００４６】一般に動吸振器が適切に設定され効果を発
揮する場合には、重錘の変位は主振動体の変位に対して
方向は逆向きで大きさは数倍になる。そこで、式（３）
のようにおくと、式（４）となる。これによると、見か
けの慣性は［Ｍ＋（２＋α)ｍ］となっており、実際の
質量(Ｍ＋ｍ)よりも(１＋α)ｍだけ大きくなる。

【００４７】図１２に前記の構成の動吸振器４７を有す
るローラミルの一実施形態を示す。動吸振器４７はブラ
ケット５の背面に２つ設置され、全体はケース４８で覆
われている。

【００４８】また、変形要素の変形に対し、重錘の並進
運動を回転運動に変換することによっても重錘の質量を
小さくすることができる。すなわち、重錘の回転慣性を
利用することで見かけの慣性を大きくすることで、実際
の質量を小さくする。

【００４９】図１３にその一実施形態を示す。回転する
重錘５１、ボールねじ５２、ベアリング５３、コイルば
ね５４より構成され、コイルばね５４の変形による並進
運動はボールねじ５２により回転運動に変換され、重錘
５１は上下に並進運動しつつ回転運動を行う。コイルば
ね５４と重錘５１はベアリング５３を介して接続され
る。

【００５０】図１４は、この動吸振器５５を有するロー
ラミルの一実施形態の主要部を一部断面に示す。動吸振
器５５はブラケット５の上面に二つ設置され、全体はケ
ース５６で覆われている。

【００５１】なお、上述した変形要素・重錘系には、石
炭の混入、堆積を防止するため、シールエア等を供給す
ることも有効である。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、ローラミルに対し、安
価で防振効果の高い動吸振器を構成することができ、ロ
ーラミルの自励振動を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態であるローラミルの全体構
成を一部断面に示した正面図である。

【図２】本発明の一実施形態のブラケットの部分をハウ
ジング側から見た正面図である。

【図３】本発明の一実施形態のブラケットの部分を横方
向から見た説明図である。

【図４】変形要素の挙動を示した説明図である。

【図５】動吸振器の効果のシミュレーションによる検討
の結果の説明図である。

【図６】質量比と振動抑制効果の関係を模式的に示した
説明図である。

【図７】ローラミルの自励振動の発達途中で振動数が変
化する様子を示した説明図である。

【図８】動吸振器の固有振動数と防振効果についての説
明図である。

【図９】本発明の一実施形態の主要部をハウジング側か
ら見た正面図である。

【図１０】本発明の一実施形態の主要部を一部断面に示
す正面図である。

【図１１】本発明の効果を示す説明図である。

【図１２】本発明の第二実施形態の主要部をハウジング
側から見た正面図である。

【図１３】本発明の第三実施形態の主要部をハウジング
側から見た正面図である。

【図１４】本発明の第四実施形態の主要部をハウジング
側から見た正面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ２ 粉砕溝 ３ 回転テーブル ４ 粉砕ローラ ５ ブラケット ６ 加圧フレーム ７ 加重ロッド ８ 原料 ９ シュート １０ 回転分級機 １１ シャフト １２ ピボット １３ 粉砕荷重 １４ 変形要素 １５ 重錘 １６ ケース

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ミルハウジング内下方の水平面内を回転
   して円周上に溝部をもつ回転テーブルと、前記溝部に対
   向して配置された粉砕ローラと前記粉砕ローラを回転可
   能に支持するブラケットとを有する複数個のローラ部
   と、前記ローラ部の前記回転テーブルの半径方向への移
   動を許容すべく前記ローラ部を上側から支持する加圧フ
   レームと、を備えるローラミルにおいて、 弾性を有しかつ振動エネルギ吸収特性を有する変形要素
   と、前記変形要素で鉛直方向の運動を支持される重錘
   と、を前記ブラケットに設け、 前記変形要素および重錘からなる振動系の固有振動数を
   ローラミルに発生する自励振動の振動数に同調させるこ
   とを特徴とするローラミル。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のローラミルにおいて、 前記重錘は鍵型形状を有し、前記変形要素は板状の弾性
   体を複数枚重ねた形状を有し、前記変形要素を介して前
   記ブラケットの上面と背面において前記重錘を支持する
   ことを特徴とするローラミル。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のローラミルに
   おいて、 前記変形要素と前記変形要素により支持された重錘とか
   らなる振動系を前記ブラケットに対して複数個設置し、 前記複数個の振動系のそれぞれの固有振動数を、ローラ
   ミルの自励振動の発達途中の異なる振動数に同調させる
   ことを特徴とするローラミル。
4. 【請求項４】 請求項１または３に記載のローラミルに
   おいて、 前記ブラケットと前記重錘の相対運動を増幅する機構を
   備えた変形要素を用いることを特徴とするローラミル。
5. 【請求項５】 請求項１または３に記載のローラミルに
   おいて、 前記ブラケットと前記重錘の相対運動を回転運動に変換
   する機構を備えた変形要素を用いることを特徴とするロ
   ーラミル。