(57)【要約】      （修正有）【課題】ローラをバネ式支持機構で支持する石炭ミルにおいて、石炭粉砕時に生じる過度振動を減衰可能にする。【解決手段】ローラを支持するバネ式支持機構３２は、ローラに加わる反力が、アーム３４を介して軸方向に伝達されるスタッド４２と、中空円筒体４６の内部でスタッド４２と一体の拡径部４４と中空円筒体４６の端板４８との間に配置されたコイルバネ５０とで構成されている。減衰機構は、スタッド４２の端面に形成され、軸方向に等間隔の寸法を有する平面状の内面を有する凹部５２に挿入され、凹部５２の内面と摺接する摩擦板５４で構成されている。【選択図】図１
2014180650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
竪軸シャフトに取り付けられて回転する粉砕テーブルと、
該粉砕テーブルに落下した石炭に噛み込み、自らも転動して石炭を粉砕する複数のローラとを備えた石炭ミルにおいて、
前記石炭から前記ローラに加わる反力に抗して、前記ローラをバネ部材を介して弾性的に支持するバネ式支持機構と、
前記バネ式支持機構に発生した振動荷重を減衰させる減衰機構とを備えていることを特徴とする石炭ミル。
【請求項２】
前記バネ式支持機構は、
前記ローラに加わる反力が軸方向に伝達されるスタッドと，
前記スタッドを弾性的に支持するバネ部材とで構成され、
前記減衰機構は、前記スタッドと摺接し、前記スタッドの動きを摩擦抵抗により減衰させる摩擦部材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の石炭ミル。
【請求項３】
前記バネ部材は、前記スタッドの外周面を囲むように配置され、前記スタッドの外周面に一体に形成された拡径部に一端が当接し、他端が固定部材に当接したコイルバネで構成され、
前記摩擦部材は、端部が前記スタッドの端面に軸方向に形成された凹部に挿入され、該凹部の内面に摺接すると共に、他端が前記固定部材に固定された摩擦板で構成されていることを特徴とする請求項２に記載の石炭ミル。
【請求項４】
前記バネ式支持機構は、
前記ローラに加わる反力が軸方向に伝達されるスタッドと，
前記スタッドを弾性的に支持するバネ部材とで構成され、
前記減衰機構は、
ハウジングに固定され、内部に被圧縮性液体が封入されたシリンダと、
前記シリンダの内部を貫通するピストンロッドと、
前記ピストンロッドと一体に形成され、前記シリンダの内部空間を二分すると共に、前記被圧縮性液体が流通する貫通孔を有するピストンとで構成され、
前記スタッドと前記ピストンロッドとが同一軸方向に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の石炭ミル。
【請求項５】
前記バネ部材は、前記スタッドの外周面に一体に形成された拡径部に一端が当接し、他端が前記シリンダの端面に当接されたコイルバネで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の石炭ミル。
【請求項６】
前記固定部材は、ハウジングに固定され、内部に被圧縮性液体が封入されたシリンダであり、
前記摩擦板は、前記シリンダの内部を貫通するピストンロッドと同一軸方向に結合され、
前記ピストンロッドは、前記シリンダの内部に摺動可能に配置され、前記被圧縮性液体が流通する貫通孔を有するピストンを有していることを特徴とする請求項３に記載の石炭ミル。
【請求項７】
前記摩擦板は、前記凹部と相対位置が前記凹部に対して進退方向に調整可能であることを特徴とする請求項３又は６に記載の石炭ミル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭粉砕時に石炭から反力を受けるローラをバネ式支持機構で支持する石炭ミルに関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭焚きボイラなどに微粉炭を供給するため、石炭を粉砕する石炭ミルが用いられている。石炭ミルは、竪軸シャフトに取り付けられて回転する粉砕テーブルと、粉砕テーブルに落下した石炭に噛み込み、石炭や粉砕テーブルとの摩擦力で自らも転動して石炭を粉砕する複数のローラとを備えている。
ローラは石炭粉砕時に石炭から反力を受けため、ローラをミル本体に弾性的に支持する必要がある。現状、ローラの支持機構として、バネ式支持機構と油圧式支持機構とが採用されている。
【０００３】
図７（Ａ）にバネ式支持機構を、図７（Ｂ）に、油圧式支持機構を模式的に示している。図７（Ａ）において、粉砕テーブル１００の上面にローラ１０２が載置されている。ローラ１０２の回転軸１０４は支点１０６に回動可能に支持されている。ローラ１０２は、自重により発生する粉砕テーブル１００の上面との摩擦で自ら転動しながら、粉砕テーブル１００の上面に落下した石炭ｃを自重で押し潰しで粉砕する。回転軸１０４は、アーム１０８を介してハウジングの隔壁１１２に固定されたバネ式支持機構１１０に接続されている。図７（Ｂ）においては、アーム１０８は、ハウジングの隔壁１１２に固定された油圧式支持機構１１４のピストンロッド１１４ａに接続されている。
【０００４】
油圧式支持機構は、バネ式支持機構と比べて減衰機能が優れているが、反面、高コストとなるという問題がある。一方、バネ式支持機構は、油圧式支持機構と比べて、低コストである反面、油圧式支持機構より減衰機能が劣っている。そのため、石炭粉砕時、ローラが石炭で形成された凸部を通過した時に生じる過度振動が低減せず、振動荷重が大きくなるという問題がある。
図８に、ローラが石炭で形成された凸部を通過した時に生じる過度振動曲線を示す。図中、曲線Ａがバネ式支持機構で生じた過度振動であり、曲線Ｂが油圧式支持機構で生じた過度振動である。
【０００５】
特許文献１には、バネ式支持機構を備えた石炭ミルが開示されている。このバネ式支持機構は、ローラが石炭から受ける反力をコイルバネを介して丸棒状の与圧スタッドで弾性的に受けるものである。また、与圧スタッドの外周面に螺合したナットを有し、該ナットにコイルバネの一端が当接されている。与圧スタッドを回動させ、ナットを与圧スタッドの軸方向に移動させることで、与圧スタッドに付加されるコイルバネの弾性力を調整可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２０１１−５２４２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示されたバネ式支持機構には、減衰機構が設けられていない。前述のように、バネ式支持機構は、油圧式支持機構と比べて、低コストであるが、反面、油圧式支持機構と比べて減衰機能が劣っている。そのため、石炭粉砕時に生じる過度振動が低減せず、振動荷重が大きくなるという問題がある。また、振動荷重が低減しないため、石炭ミルの耐久性及び信頼性を損なうおそれがある。
【０００８】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、ローラをバネ式支持機構で支持する石炭ミルにおいて、石炭粉砕時に生じる過度振動を減衰可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するため、本発明の石炭粉砕ミルは、石炭からローラに加わる反力に抗して、ローラをバネ部材を介して弾性的に支持するバネ式支持機構と、バネ式支持機構に発生した振動荷重を減衰させる減衰機構とを備えている。このように、減衰機構を設けたことで、発生した振動荷重を低減させることができる。そのため、油圧式支持機構と同等の減衰機能を有し、かつ油圧式支持機構より低コストな支持機構を実現できる。
【００１０】
本発明の一態様として、バネ式支持機構を、ローラに加わる反力が軸方向に伝達される棒状のスタッドと，このスタッドを弾性的に支持するバネ部材とで構成すると共に、減衰機構は、スタッドと摺接し、スタッドの動きを摩擦抵抗により減衰させる摩擦部材で構成することができる。これによって、バネ式支持機構及び減衰機構を、共に簡素化かつ低コスト化できる。
【００１１】
さらに、前記バネ部材の一態様として、スタッドの外周面を囲むように配置され、スタッドの外周面に一体に形成された拡径部に一端が当接し、他端が固定部材に当接したコイルバネで構成することができる。また、これに対する摩擦部材は、端部がピストンロッドの端面に軸方向に形成された凹部に挿入され、この凹部の内面に摺接すると共に、他端が固定部材に固定された摩擦板で構成することができる。これによって、バネ式支持機構及び減衰機構をさらに低コスト化できる。
凹部と摩擦板との間に働く摩擦力（摩擦抵抗）は、両者間で形成される摺動面積、クリアランス、又は凹部又は摩擦板の表面粗さ又は硬度等で決まる。従って、これらのファクタを調整することで、減衰機構の減衰機能を調整できる。
【００１２】
本発明の一態様として、バネ式支持機構を、ローラに加わる反力が軸方向に伝達されるスタッドと，スタッドを弾性的に支持するバネ部材とで構成すると共に、減衰機構を、ハウジングに固定され、内部に被圧縮性液体が封入されたシリンダと、シリンダの内部を貫通するピストンロッドと、このピストンロッドと一体に形成され、シリンダの内部空間を二分すると共に、被圧縮性液体が流通する貫通孔を有するピストンとで構成する。そして、スタッドとピストンロッドとを同一軸方向に結合するようにする。
【００１３】
前記構成の減衰機構は、従来、ショックアブソーバ又はシリンダ・ダンパと称されるものと同等の構成を有するものである。かかる構成の減衰機構を用いることで、優れた減衰効果を得ることができる。
【００１４】
また、前記バネ部材は、スタッドの外周面に形成された拡径部に一端が当接し、他端がシリンダの端面に当接されたコイルバネで構成することができる。これによって、バネ式支持機構を簡素化かつ低コスト化できる。
【００１５】
本発明のさらに別な態様は、バネ式支持機構として、前記ピストンロッド及び前記コイルバネで構成されたバネ式支持機構を用いる。そして、減衰機構として、ショックアブソーバ又はシリンダ・ダンパと称される前記構成の減衰機構を用いる。そして、ピストンロッドの端面に軸方向に形成された凹部に挿入され、該凹部の内面に摺接する摩擦板をピストンロッドと同一軸方向に結合してなるものである。この態様では、コイルバネの他端はシリンダの端面に当接され支持される。
これによって、凹部と摩擦板間の摩擦抵抗で生まれる減衰効果と、ショックアブソーバ又はシリンダ・ダンパ式の減衰機構から生まれる減衰効果との相乗効果で大きな減衰効果を得ることができる。
【００１６】
さらに、摩擦板は、凹部に対する相対位置が凹部に対して進退方向に調整可能に構成することができる。これによって、減衰機能の調整が容易になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ローラを支持するバネ式支持機構に減衰機構を設けたことで、バネ式支持機構に発生した振動荷重を低減でき、低コストで、石炭ミルの信頼性及び耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る石炭ミルの全体構成図である。
【図２】前記石炭ミルのローラ支持機構の縦断面図である。
【図３】前記ローラ支持機構の一部拡大断面図である。
【図４】前記ローラ支持機構の減衰効果を示す線図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るローラ支持機構の縦断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係るローラ支持機構の縦断面図である。
【図７】（Ａ）はバネ式支持機構の模式図であり、（Ｂ）は油圧式支持機構の模式図である。
【図８】従来のバネ式支持機構及び油圧式支持機構で生じた過度振動曲線を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２０】
（実施形態１）
本発明の第１実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る石炭ミルの全体図である。図１において、竪型石炭ミル１０は、ほぼ竪型円筒形状のハウジング１２を有している。ミル駆動用モータ１４からカップリング１６を介して減速機１８に動力が伝達される。この動力により粉砕テーブル２０が鉛直軸回りに回転する。３個のローラ２２が、粉砕テーブル上で周方向に等間隔で配置されている。ローラ２２は、自重により粉砕テーブル２０の上面との間に摩擦力が発生し、この摩擦力により粉砕テーブル２０に連れ回りする。即ち、回転軸２２ａを中心に回転する。
【００２１】
石炭ｃは、粉砕テーブル２０の中央上方から供給管２４を通して供給される。粉砕テーブル２０の上面に落下した石炭ｃは、転動するローラ２２によって押し潰され粉砕される。粉砕された粉炭は、粉砕テーブル２０の回転による遠心力でテーブル周辺部へ移動する。微粉炭は、粉砕テーブル２０の下部に設けられた熱空気供給管２６から導入され、ハウジング１２と粉砕テーブル外周部との隙間から噴出する熱空気により、乾燥されると共に、吹き上げられる。
【００２２】
吹き上げられた粉炭は、粉砕テーブル２０の上方に設けられた分級器２８で微粉と粗粉とに分級される。分級された微粉は、排出管３０を通じて竪型石炭ミル１０より排出され、粗粉は、粉砕テーブル２０に落下して再度石炭ｃと共に粉砕される。ローラ２２には、石炭ｃの反力が加わる。そのため、ローラ２２を弾性的に支持するバネ式支持機構３２が設けられている。以下、図２により、バネ式支持機構３２Ａの構成を説明する。
【００２３】
図２において、ローラ２２の回転軸２２ａに対してアーム３４がほぼ直角方向に取り付けられている。回転軸２２ａとアーム３４とは、アーム軸３５を中心に、夫々矢印方向に回転可能になっている。ハウジング１２に開口が形成され、該開口に中空円筒形状の台座３６が挿入固定されている。台座３６に外側から、フランジ３８ａを有するスリーブ３８が挿入固定され、台座３６に内側から、内側端に縮径された支持部４０ａを有するスリーブ４０が挿入固定されている。これらスリーブの内側に、丸棒状のスタッド４２が軸方向に摺動可能に挿入されている。アーム３４には球面状の係合座部３４ａが形成され、スタッド４２の一端は係合座部３４ａに当接している。
【００２４】
スタッド４２の一端側部位は小径部４２ａとなっており、小径部４２ａに拡径部４４が一体に形成されている。スリーブ３８のフランジ３８ａには、中空円筒体４６のフランジ４６ａがボルト結合されている。中空円筒体４６の他方のフランジ４６ｂには、円形の端板４８がボルト結合されている。拡径部４４と端板４８とで形成された中空円筒体４６の内部空間に、コイルバネ５０が挿入されている。コイルバネ５０は、スタッド４２の周囲に配置されている。スタッド４２の外側端面には、軸方向に等間隔の寸法を有する平面状の内面を有する凹部５２が刻設されている。凹部５２に摩擦板５４の一端が挿入され、凹部５２の内面と摺接している。
【００２５】
摩擦板５４の他端には雄ネジ部５４ａが形成されている。雄ネジ部５４ａは、端板４８の中心に形成された孔４８ａから中空円筒体４６の外部に突出し、雄ネジ部５４ａにはナット５６が螺合している。ナット５６を回すことで、摩擦板５４の軸方向移動が可能になり、凹部５２に挿入される摩擦板５４の挿入量を調整できる。コイルバネ５０と端板４８との間にクッション５７が介装されている。また、台座３６、スリーブ３８のフランジ３８ａ及び中空円筒体４６のフランジ４６ａには、調整ボルト５８が螺合しており、調整ボルト５８で台座３６に対するスリーブ３８の挿入量を調整できる。
【００２６】
かかる構成において、ローラ２２が石炭ｃから受ける反力は、アーム３４の回動及びスタッド４２の軸方向への移動を介してコイルバネ５０に伝達される。ローラ２２は、コイルバネ５０によって弾性的に支持される。また、スタッド４２の軸方向への移動によって、凹部５２の内面と摩擦板５４とが摺接する。凹部５２の内面と摩擦板５４間に発生する摩擦抵抗によって、石炭ｃで形成される凸部をローラ２２が通過したときに発生する過度振動を低減させることができる。
【００２７】
図３は凹部５２及び摩擦板５４の拡大図であり、凹部５２の内面と摩擦板５４間に発生する摩擦抵抗は、凹部５２と摩擦板５４間の摺動面積、凹部内面と摩擦板５４間のクリアランスｔ、及び凹部５２と摩擦板５４間の摺動面の粗さ及び摩擦板５４の硬度等によって決まる。例えば、摩擦板５４の硬度を大きくすることで、両者間の摩擦抵抗を高め、減衰効果を高めることができる。
【００２８】
図４は、前記各種ファクタと減衰効果との関係を示す線図である。図４において、クリアランスｔが小さくなるほど、減衰効果は大きくなるが、摩擦板５４の摺動ができなくなる閾値Ｓが存在する。また、減衰効果は、凹部５２及び摩擦板５４の表面粗さ、摺動面積及び硬度等で異なってくる。従って、これら表面粗さ、摺動面積及び硬度等に応じて、摩擦板５４の摺動ができなくなるクリアランスｔの値は異なる。
【００２９】
本実施形態によれば、摩擦板５４などで構成される減衰機能を有するバネ式支持機構３２Ａを備えているので、ローラ２２に過度振動が発生しても、振動荷重を低減できる低コストな支持機構を実現できる。そのため、竪型石炭ミル１０の信頼性及び耐久性を向上できる。また、バネ式支持機構３２Ａは、ピストンロッド４２とコイルバネ５０で構成され、減衰機構も、主要部材が摩擦板５４であるので、共に低コスト化できる。さらに、凹部５２と摩擦板５４間のクリアランスｔ、凹部５２と摩擦板５４間の摺動面の面積、表面粗さ及び摩擦板５４の硬度等を調整することで、減衰機能の調整が容易になる。また、ナット５６を調整することで、凹部５２と摩擦板５４間の摺動面積を調整でき、これによっても、減衰機能の調整が容易になる。
【００３０】
（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態を図５により説明する。本実施形態のバネ式支持機構３２Ｂは、スタッド４２の小径部４２ａの端部にショックアブソーバ６０が設けられている。本実施形態では、中空円筒体４６が前記第１実施形態より軸方向に長い寸法を有しており、この中空円筒体４６の内部にショックアブソーバ６０が配置されている。
【００３１】
ショックアブソーバ６０は、内部に被圧縮性のオイルｏが封入されたシリンダ６２と、シリンダ６２の両端面中央に形成された孔を貫通して配置されたピストンロッド６４と、ピストンロッド６４と一体に形成され、ピストンロッド６４と共に、シリンダ６２の内部を摺動可能に配置されたピストン６６とで構成されている。ピストン６６には、オイルｏが流通する小径の貫通孔６６ａが形成されている。ピストンロッド６４は、スタッド４２の端面に軸方向に形成された穴に密嵌固定され、スタッド４２と同一軸線上に配置されている。
【００３２】
コイルバネ５０の両端は、拡径部４４及びシリンダ６２の端面に当接されている。中空円筒体４６の端部は端板４８で塞がれ、ピストンロッド６４の端部には雄ネジ部５４ａが形成されている。雄ネジ部５４ａは、端板４８の中心に形成された孔４８ａから中空円筒体４６の外部に突出し、雄ネジ部５４ａにはナット５６が螺合している。ナット５６を回すことで、拡径部４４の軸方向移動が可能になり、スタッド４２に付加されるコイルバネ５０の弾性力を調整できる。
【００３３】
なお、コイルバネ５０とシリンダ６２の端面との間にクッション６８が介装され、シリンダ６２の他方の端面と端板４８との間に、クッション７０が介装されている。その他の構成は、第１実施形態と同一であり、同一の部材又は同一の機器には第１実施形態と同一の符号を付している。
【００３４】
本実施形態の減衰機構はショックアブソーバ６０で構成されている。ローラ２２に加わる石炭ｃの反力は、スタッド４２を介してピストンロッド６４に伝達される。ピストンロッド６４に加わった振動荷重は、貫通孔６６ａを流れるオイルｏの流動抵抗によって低減される。
【００３５】
本実施形態によれば、第１実施形態で得られる作用効果に加えて、ショックアブソーバ６０を設けたことで、減衰効果をさらに向上できる。また、ナット５６を調整することで、スタッド４２の拡径部４４の位置を移動できるので、スタッド４２に加わるコイルバネ５０の弾性力を容易に調整できる。
【００３６】
（実施形態３）
次に、本発明の第３実施形態を図６により説明する。本実施形態のバネ式支持機構３２Ｃは、スタッド４２側のピストンロッド６４の端部が摩擦板７２で構成されている。そして、摩擦板７２とスタッド４２との係合状態は、第１実施形態と同一の構成となっている。即ち、スタッド４２の端面には、軸方向に等間隔の寸法を有する平面状の内面を有する凹部５２が刻設され、凹部５２に摩擦板７２の一端が挿入されている。摩擦板５４は凹部５２の内面と摺接している。そのため、凹部５２と摩擦板７２間に摩擦抵抗が発生し、この摩擦抵抗によって減衰力が発生する。その他の構成は、第２実施形態と同一である。
【００３７】
本実施形態によれば、第２実施形態で得られる作用効果に加えて、凹部５２と摩擦板７２間に発生する摩擦抵抗による減衰効果と、ショックアブソーバ６０による減衰効果との相乗効果で、減衰効果を飛躍的に向上できる。
さらに、第１実施形態と同様に、凹部５２と摩擦板５４間のクリアランスｔ、凹部５２と摩擦板５４間の摺動面の面積、表面粗さ及び摩擦板５４の硬度等を調整することで、減衰機能の調整が容易になる。また、ナット５６を調整することで、凹部５２と摩擦板５４間の摺動面積を調整でき、これによっても、減衰機能の調整が容易になる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によれば、ローラの支持機構として、低コストでかつ石炭粉砕時に生じる過度振動を減衰可能な石炭ミルを実現できる。
【符号の説明】
【００３９】
１０                                  竪型石炭ミル
１２                                  ハウジング
１４                                  ミル駆動用モータ
１６                                  カップリング
１８                                  減速機
２０                                  粉砕テーブル
２２                                  ローラ
２２ａ                              回転軸
２４                                  供給管
２６                                  熱空気供給管
２８                                  分級器
３０                                  排出管
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ                バネ式支持機構
３４                                  アーム
３４ａ                              係合座部
３５                                  アーム軸
３６                                  台座
３８、４０                            スリーブ
３８ａ                              フランジ
４０ａ                              支持部
４２                                  スタッド
４２ａ                              小径部
４４                                  拡径部
４６                                  中空円筒体
４６ａ、４６ｂ                      フランジ
４８                                  端板
４８ａ                              孔
５０                                  コイルバネ
５２                                  凹部
５４、７２                            摩擦板
５４ａ                              雄ネジ部
５６                                  ナット
５７、６８，７０                      クッション
５８                                  調整ボルト
６０                                  ショックアブソーバ
６２                                  シリンダ
６４                                  ピストンロッド
６６                                  ピストン
６６ａ                              貫通孔
Ｓ                                    閾値
ｃ                                    石炭
ｏ                                    オイル
ｔ                                    クリアランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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