JPS6396B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は焼結原料等の粉粒体を混合しかつ造
粒するためのドラムミキサーに関するものであ
る。

例えば、焼結原料として、粉鉱石、粉コーク
ス、粉石灰等が用いられていることは周知の通り
であるが、均一でかつ充分な焼結を行なうために
は、原料の混合と粒状化すなわち造粒が不可欠で
あり、そのため従来では第１図および第２図に概
略的に示すように構成した設備により原料の混合
および造粒を行なつている。

すなわち第１図に示す設備は、原料を原料槽１
からベルトコンベヤ２によつて第１段目のドラム
ミキサー３に供給し、ここで原料を混合しつつ次
段のベルトコンベヤ４に送り出し、さらに混合さ
れた原料をそのベルトコンベヤ４によつて第２段
目のドラムミキサー５に供給してここで造粒し、
しかる後粒状化した原料をベルトコンベヤ６およ
び給鉱ホツパー７を介して焼結機８に供給するよ
う構成されている。また第２図に示す設備は、第
１図に示す設備における混合用のドラムミキサー
３および造粒用のドラムミキサー５に替え、原料
の混合および造粒の機能を兼ね備えたドラムミキ
サー９を設けた構成とされている。

ところで上記の各設備において従来使用されて
いるドラムミキサー３，５，９は第３図ないし第
５図に示すように構成されていた。すなわち、第
３図ないし第５図は前記のドラムミキサーのう
ち、原料の混合と造粒との機能を有したドラムミ
キサー９を示す図であつて、本体となるドラム１
０は円筒状に形成され、その中心軸線が水平面に
対して所定角度α傾斜するよう配置されており、
そしてこのドラム１０はこれと平行となるよう傾
斜配置した支持ローラ１１により支持用管状体
（以下タイヤと称す）１２を介して回転自在に支
持されている。これらの支持ローラ１１は第４図
に平面図として示すように、その中心軸線がドラ
ム１０の長手方向に対してドラム１０の傾斜角α
と同角度傾斜するように配置され、回動すること
に伴つて斜め上方に向けて生じる分力をドラム１
０の落下力に対抗させるようになつている。ま
た、ドラム１０の下側にはスラスト荷重をうける
ためのスラストローラ１３がタイヤ１２を挾むよ
うに配置されている。またドラム１０を回転させ
るための機構について説明すると、ドラム１０の
外周面にリングギヤー１４が設けられ、これに噛
み合うピニオン１５を減速機１６を介して駆動モ
ータ１７で回転させることによりドラム１０が回
転するようになつている。なお、ドラム１０の内
周面で原料の装入口１８側には半径方向に向けて
複数枚の混合用羽根１９が取付けられている。

上記のドラムミキサー９によれば、ドラム１０
を第４図および第５図に矢印Ａで示す方向に回転
させることにより、装入口１８から供給された原
料２０が前記羽根１９によつて撹拌混合されつつ
前進し、また羽根１９を設けていない個所におい
てドラム１０の回転によつてその内周面を転動し
つつ造粒される。

しかるに上記従来のドラムミキサー９では、タ
イヤ１２と支持ローラ１１との間に生じる摩擦力
Ｆのうち支持ローラ１１を第４図に示すよう傾斜
配置したことに伴う斜め上方への分力（以下仮に
押し上げ力と称す）Fyとスラストローラ１３と
により、ドラム１０の自重および原料２０の重量
によるスラスト荷重Fwを支える構成であるため、
支持ローラ１１の第４図に示す角度αをドラム１
０の傾斜角αに一致するよう調整する必要があ
り、またタイヤ１２と支持ローラ１１との間には
大きな摩擦力が生じるから、タイヤ１２あるいは
支持ローラ１１が摩耗し易く、タイヤ１２あるい
は支持ローラ１１が摩耗した場合には、支持ロー
ラ１１の第４図に示す角度αに狂いが生じ、その
ため操業の途中においても前記の角度αを調整し
なければならず、このように上記従来のドラムミ
キサー９では支持ローラ１１の設置角度を頻繁に
調整しなければならない問題があり、これに加え
支持ローラ１１の角度を調整する機構を設けなけ
ればならないなどの問題があつた。また、上記の
ドラムミキサー９ではその構成から明らかなよう
に、ドラム１０を第４図および第５図に矢印Ａで
示す方向に回転させた場合のみ押し上げ力Fyが
生じるから、ドラム１０の回転方向は一方向に限
定され、そのため原料２０が第５図に示すように
羽根１９の裏面側に付着して重量バランスがくず
れ、他方羽根１９の表面側は原料２０によつて摩
耗され、その結果羽根１９に付着した原料２０の
除去や羽根１９自体の補修の頻度が高くなる問題
があつた。このような問題を解消するには、支持
ローラ１１を第４図に示す状態とは反対方向に傾
け、ドラム１０を矢印Ａとは反対方向に回転させ
るようにすればよいが、支持ローラ１１の向きを
変えるとすれば、その作業が大掛りになり、その
作業時間や所要経費等を考え合せると、支持ロー
ラ１１の向きを変えることは実際上実施すること
はできない。

ところで原料の造粒性は、ミキサー内における
原料の占有率（＝原料滞留量／ミキサー内容積）、
滞留時間に大きく影響される。すなわち第６図は
占有率とフリユード数（＝（ミキサー直径）×（回
転数）²／ｇ）との関係を示す線図であつて、第６
図中符号Ａで示す正常転動域において造粒度が高
くなり、その場合の原料の運動状態は、第７図Ａ
に模式的に示す状態となる。これに対し第６図中
符号Ｂで示す所謂とびはね域すなわち第７図Ｂに
模式的に示す運動状態、あるいは第６図中符号Ｃ
で示す所謂スリツプ域すなわち第７図Ｃに模式的
に示す運動状態では、造粒を充分には行なえなく
なる。したがつて造粒を効率良く行なうために
は、原料滞留量、ミキサー内容積、回転数等に基
づいて占有率およびフリユード数が正常転動域Ａ
に入るようにすればよい。しかしながら原料の占
有率は、原料滞留量とミキサー内容積との比であ
つて、これらのうちミキサー内容積は変えること
ができないから、占有率を変えるには原料の滞留
量を変えて行なうことになるが、一般に、焼結プ
ロセスは原料供給から焼成、製品払い出しまでを
一貫して行なう連続プロセスであるから、焼結生
産量に基づいてミキサーへの原料供給量が一元的
に決められ、したがつてミキサーへの原料供給量
を任意に変えることにより原料滞留量を任意に変
動させることは、通常極めて困難である。

他方、ミキサー内の原料滞留時間は、回転数お
よびミキサー径に反比例し、原料供給量に依存し
ないから、回転数を調整して原料滞留時間を変え
ることにより、原料供給量を一定としたまま原料
滞留量を変えて占有率を調整することができる。
したがつて、例えば占有率およびフリユード数が
第６図に符号ａで示す状態にあつた場合、回転数
を下げることにより、ミキサー内の原料滞留時間
が延びるため、占有率およびフリユード数が第６
図に符号ｂで示す状態に移行して正常転動域Ａに
入り、造粒性を向上させることができる。

しかしながら第３図に示す従来のドラムミキサ
ーでは、ドラム１０が円筒状をなし、内径が一定
であるために、占有率が原料挿入口１８側の混合
部とそれに続く造粒部とで同一となり、ドラム１
０内で占有率の変化が生じないから、占有率を充
分調整できるようにするためには、ドラム回転数
の可動範囲を広くしなければならない問題があ
る。

さらに第８図は従来のドラムミキサー９のドラ
ム１０内における原料の移動軌跡を示す説明図で
あり、従来のドラムミキサー９では、ドラム１０
自体が所定角度α傾斜しているために、原料は回
転力により（90−α）゜の角度でドラム１０の内
周面に沿つてすり上げられた後、所定の位置から
原料自体の重みのために垂直に落下し、ついで重
力によりドラム１０の内周面下部をある程度すべ
り落ち、このような運動を繰り返すことによつて
原料は排出口側へ搬送される。しかるに従来のド
ラムミキサー９にあつては、原料をドラム１０の
回転力と前記傾斜角αで決定される重力とによつ
て搬送する構成であるため、原料は重力によるす
べり分ドラム１０内を転動しないことになり、そ
の結果従来のドラムミキサー９は造粒性の点で効
率が劣る問題があつた。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、保守性が良好であり、占有率の調整を回転数
制御により充分行なうことができ、しかも電力費
の低減を図ることも可能なドラムミキサーを提供
することを目的とし、その特徴とするところは、
大径の開口端が原料装入口とされかつ小径の開口
端が排出口とされた中空円錐台状のドラムを、そ
の下側に水平に配置した複数の支持ローラにより
中心軸線が前記排出口側にドラムのテーパ角の1/
２の角度下向傾斜するよう回転自在に支持し、さ
らにドラムのうち前記原料装入口側の所定長さの
範囲の混合域における内周面に、原料装入口側で
高さが高くかつ排出口側で高さの低い複数枚の羽
根を、ドラムの軸線方向に沿いかつドラムの半径
方向に向けて取付けた点にある。

以下この発明の実施例を第９図ないし第１３図
を参照して説明する。

第９図はこの発明の一実施例を示す正面図であ
つて、ドラム２１は所定のテーパ角βに設定され
た中空円錐台状をなし、その大径の開口端が原料
装入口２２とされ、かつ小径の開口端が排出口２
３とされている。そのドラム２１の外周面の原料
装入口２２側と排出口２３側とのそれぞれには、
支持用管状体としてのタイヤ２４が嵌め込まれて
おり、またドラム２１の下側に各タイヤ２４に対
応して１対ずつ（合計２対）の支持ローラ２５
が、第９図および第１０図に示すように、水平で
かつドラム２１の母線に沿う方向に配置されてい
る。そしてドラム２１はその中心軸線がテーパ角
βの1/2の角度β／２排出口２３側に下向傾斜す
るようタイヤ２４を介して支持ローラ２５によつ
て回転自在に支持されている。したがつてドラム
２１はその内面が、下側において水平となるよう
に設定されている。

また前記ドラム２１の内部は、原料装入口２２
側から所定の長さに亘つて混合域Ｍとされ、それ
に続けて造粒域Ｐとされており、その混合域Ｍと
された部分の内周面には、複数枚の羽根２６がド
ラム２１の半径方向に向けて取付けられている。
なおこれらの羽根２６の高さは、原料装入口２２
に近い個所で粗い混合を行ない、これに対し造粒
域Ｐに近い個所で細い混合を行なうよう、原料装
入口２２側で高く、かつ造粒域Ｐ側で低くなるよ
う設定されている。

さらに、ドラム２１を回転させるための機構
は、従来のドラムミキサー９と同様であつて、ド
ラム２１の外周面中央にリングギヤー２７を取付
け、そのリングギヤー２７に噛み合うピニオン２
８を減速機２９を介して駆動モータ３０によつて
回転させることにより、ドラム２１を回転させる
よう構成されている。

したがつて上記のように構成したドラムミキサ
ーでは、支持ローラ２５を水平に配置し、かつ支
持ローラ２５に接するドラム２１の下側が水平と
なるようドラム２１を配置したから、ドラム２１
およびその内部の原料の重量によるスラスト荷重
が生じることがなく、そのため支持ローラ２５や
タイヤ２４に偏摩耗が生じるおそれがなく、たと
えこれらの摩耗が生じてもその設置状態を特に調
整する必要はない。また上記のドラムミキサーで
は、スラスト荷重が生じないことからタイヤ２４
と支持ローラ２５との間の摩擦力をスラスト荷重
に対抗させる必要がないため、ドラム２１を正逆
いずれの方向にも回転させることができ、したが
つてドラム２１の回転方向を一定時間毎に変える
ことにより、前記羽根２６の片面のみの摩耗や、
片面のみへの原料の付着たい積を防ぐことができ
る。いずれにしても上記のドラムミキサーでは、
支持ローラ２５の調整や羽根２６の清掃交換等の
頻度を従来のドラムミキサーよりも格段に低くで
きるから、保守管理が極めて容易になる。

第１２図はドラム２１を駆動モータ３０によつ
て回転させつつ原料を原料装入口２２から供給し
た場合の原料の移動軌跡を示す説明図である。こ
の図に示されるように、ドラム２１はその中心軸
線が水平面に対しβ／２の角度で傾斜しているか
ら、ドラム２１の内周面の各部分は、水平面に対
して（90゜−β／２）の角度で円弧状に上昇し、
したがつてドラム２１内の下部にある原料は、ド
ラム２１の回転力により（90゜−β／２）の角度
でドラム２１の内周面に沿つてすり上げられ、し
かる後所定の位置から原料自体の重みによりほぼ
垂直に落下する。原料はこのような運動を繰り返
すことにより原料装入口２２から排出口２３に向
けて搬送される。したがつてドラム２１が水平面
に対しβ／２の角度で傾斜し、内面が下側におい
て水平となつていることに伴い、原料は所定の高
さまですり上げられた後落下した際にドラム２１
の軸線方向にすべらず、ドラム２１の回転力のみ
によつて搬送されるから、原料はドラム２１の回
転数の変化に適格に応答して運動するとともに、
ドラム２１内での滞留時間が長くなり、その結果
上記のドラムミキサーでは造粒性がが向上する。

またドラム２１は中空円錐台状をなしていて排
出口２３側の内径が小さくなつているから、原料
の前進速度は第１２図に示すように、ドラム径の
減少割合に対応して遅くなる。その結果原料供給
量が一定であつても占積率は排出口２３ほど大き
くなるから、前述した原料滞留時間の延長と相ま
つて、造粒性を向上させることができる。

他方、混合域Ｍにおいては、原料のすり上げら
れる高さＺが高いから、原料は所謂とびはね運動
状態となり、したがつて上記のドラムミキサーで
は、相反する条件が要求される混合性と造粒性と
を共に向上させることができる。なお前記羽根２
６の高さが原料装入口２２側から造粒域Ｐ側に向
けて次第に低くなつているから、原料は次第に細
かく混合され、良好な混合性を得ることができ
る。

さらに第１３図はドラム２１の回転数を第１２
図の場合より低下させた場合の原料の移動軌跡を
示す説明図であり、この図に示すように回転数を
下げれば原料をすり上げる高さが低くなるため
に、原料の前進速度が低下する。したがつてドラ
ム２１の回転数を下げれば、原料滞留時間が延
び、占積率が大きくなるので、造粒性を高めるこ
とができる。このような回転数制御による造粒性
の調整は、従来のドラムミキサーでも可能である
が、占積率は回転数のみならず、ドラムの内径に
よつても変わるから、上記のドラムミキサーでは
排出口２３側でドラム２１の内径が小さくなつて
いるために、回転数のわずかな変更で占積率が大
きく変わり、したがつて第６図に記す正常転動域
Ａに移行させるに要する回転数制御幅を小さくす
ることができる。さらにドラム２１の回転力によ
つて原料を転動させる場合、粒径の大きいものほ
どよく転動するので、上記のドラムミキサーでは
ドラム２１の回転力のみによつて原料を転動させ
つつ搬送するので、粒径の小さいものは長時間ド
ラム２１内に滞留することになり、したがつて排
出口２３から送り出される粒子の粒径が大きくな
り、この点からも造粒性の良好なものとなる。

そしてまた、ドラムミキサーは定トルク負荷の
ため、回転数を下げればそれに比例して原料滞留
量が増大するが、ドラム２１自体の慣性モーメン
ト（GD²）が格段に大きいために、消費電力量を
下げることが可能である。

なお、ドラム２１のテーバ角βは原料の運動状
態を観察することによつて求めた最適角度に設定
すればよい。また支持ローラ２５は、ドラム２１
のテーパ角βが小さい場合には円錐状のローラで
あつてもよいが、テーパ角βがある程度以上であ
れば、ローラの軸線方向における各部の周速を、
これに接触するタイヤ２４の各部の周速と一致さ
せるために、支持ローラ２５を円錐台状とするこ
とが好ましい。その場合、支持ローラはタイヤ２
４との接触線が水平となるよう設置すればよく、
したがつてこの発明における支持ローラの水平設
置状態とは、中心軸線が水平な場合の他に、タイ
ヤとの接触線が水平である場合も含むものであ
る。

以上の説明から明らかなようにこの発明のドラ
ムミキサーでは、中空円錐台状のドラムを、その
中心軸線が小径の開口端である排出口側にドラム
のテーパ角の1/2の角度下向傾斜するよう、水平
に配置した支持ローラによつて回転自在に支持し
た構成であるから、ドラムの重量による斜め下方
へのすべり力すなわちスラスト荷重が発生せず、
したがつて支持ローラの設置角度の調整や偏摩耗
による支持ローラの設置角度の変更、さらにはド
ラムを正転、逆転させることにより、ドラム内の
羽根の偏摩耗や羽根への原料の偏つた付着たい積
を防止できるため、保守管理が極めて容易にな
る。また排出口側を小径としかつ最下部が水平と
なるようドラムを支持したから、回転数の小さな
変更により排出口側での原料占積率を大きく変化
させることができ、ひいては原料の混合性を損う
ことなく造粒性を向上させることができる。さら
にドラムを中空円錐台状としたことにより、その
慣性モーメントが増大するために、回転数を下げ
た場合の電力消費量を低減させることが可能とな
る。

そしてまたこの発明のドラムミキサーでは、原
料装入口側の混合域に羽根を設け、かつその羽根
の高さを原料装入口側で高く、排出口側で低くし
たから、原料に所謂とびはね運動をさせて混合性
を向上し、しかも羽根の高さの漸減により次第に
細な混合を行なうことができ、この点でも混合性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は焼結用原料を混合・造粒するための従
来設備の一例を示す概略図、第２図は他の従来設
備を示す概略図、第３図は従来のドラムミキサー
を示す正面図、第４図はその支持ローラの配置状
態を示す平面図、第５図は第３図の−線矢視
図、第６図は占積率とフリユード数との関係で原
料の運動状態を示す線図、第７図Ａ，Ｂ，Ｃはド
ラム内の原料の運動状態を示す模式図、第８図は
従来のドラムミキサーにおける原料の移動軌跡を
示す説明図、第９図はこの発明一実施例を示す正
面図、第１０図はその支持ローラの配置状態を示
す平面図、第１１図は第９図のXI−XI線矢視図、
第１２図はこの発明のドラムミキサーにおける原
料の移動軌跡を示す説明図、第１３図は回転数を
下げた場合の第１２図同様の説明図である。 ２１……ドラム、２２……原料装入口、２３…
…排出口、２５……支持ローラ、２６……羽根、
Ｍ……混合域、β……（ドラムの）テーパ角。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 大径の開口端が原料装入口とされかつ小径の
   開口端が排出口とされた中空円錐台状のドラムの
   うち、原料装入口側の混合域とされた箇所の内周
   面に、ドラムの軸線方向に沿いかつドラムの半径
   方向に突出した複数枚の羽根を設け、かつそのド
   ラムをその下側に水平に配置した複数の支持ロー
   ラにより中心軸線が前記排出口側に向けてドラム
   のテーパ角の1/2の角度下向傾斜するよう回転自
   在に支持してなることを特徴とするドラムミキサ
   ー。