(57)【要約】      （修正有）【課題】ローラ部の耐摩耗性を向上させると共に、補修コストの低減化を図れる竪型粉砕機の粉砕ローラを提供する。【解決手段】回転テーブル上に粉砕原料を介して接して回転自在に転動し、前記粉砕原料を粉砕する粉砕ローラ１６において、前記粉砕ローラ１６は、截頭円錐台形状のボス１８と、前記ボス１８の外周に沿って嵌め合う截頭円錐台形状のローラ部５０からなり、前記ローラ部５０は、軸方向に複数分割してローラの各分割容積に応じた熱処理を行うことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転テーブル上に粉砕原料を介して接して回転自在に転動し、前記粉砕原料を粉砕する竪型粉砕機の粉砕ローラにおいて、
前記粉砕ローラは、截頭円錐台形状のボスと、前記ボスの外周に沿って嵌め合う截頭円錐台形状のローラ部からなり、
前記ローラ部は、軸方向に複数分割してローラの各分割容積に応じた熱処理を行うことを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラ。
【請求項２】
前記ローラ部は、摩耗箇所の大きさ、又は前記粉砕ローラの大きさに応じて分割数を決定することを特徴とする請求項１に記載の竪型粉砕機の粉砕ローラ。
【請求項３】
前記ローラ部は、硬度の異なる高クロム鋼又は硬化肉盛溶接を組み合わせて形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の竪型粉砕機の粉砕ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、石炭、オイルコークス、石灰石、スラグ、クリンカ、セメント原料、その他の無機原料、又は化学品、バイオマス等の有機原料を回転テーブル上で従動する粉砕ローラで粉体に粉砕する竪型粉砕機の粉砕ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭、バイオマス等の原料を粉砕する粉砕機として、竪型粉砕機が広く用いられている。従来の竪型粉砕機は、粉砕機の外郭を形成するケーシング内に、回転テーブルと、回転テーブルの上面外周部を円周方向に等分する位置に配置した複数個の粉砕ローラを備えている。
【０００３】
このような竪型粉砕機は、回転テーブルの中央に粉砕原料が供給されると回転テーブルの回転により、粉砕原料が回転テーブルの外周部へと移動する。外周部には、粉砕ローラが圧接して回転しているので、粉砕原料は、粉砕ローラと回転テーブルの間へ侵入して粉砕される。そして、回転テーブルの外周面とケーシングの内周面との間の環状通路から吹き上がる熱空気によって、熱空気とともに粉粒体が乾燥されながらケーシング内を上昇する。粉粒体は、ケーシング内の上部に設けた分級手段によって振り分けられて所定粒度の製品が外部へ排出される。分級手段を通過できない粗粉は再度回転テーブル上に落下して粉砕される。
【０００４】
竪型粉砕機の粉砕ローラは、円環状に形成されるもののほか、截頭円錐台形状に形成されるものがある。そして一般の粉砕ローラは、ローラ軸にリング形状のローラ部を嵌合させ構成されている。粉砕作業によって粉砕ローラが磨滅するため、定期的にリング形状のローラ部を交換している。ローラ部の交換回数を低減するためにローラ部の耐摩耗性を得る目的で、ローラ部に延性部材のＦＣＤ（球状黒鉛鋳鉄）の基部に粉砕物と接する破砕面に高クロム材を鋳込んだ複合材を使用したり（例えば特許文献１に開示）、さらに耐摩耗性を得る目的でセラミック材をローラ部の表面に配置したりするものがある（例えば特許文献２に開示）。
その他、延性部材のＦＣＤの基部に、硬度の高い硬化肉盛溶接でローラ表面を形成し耐摩耗性を得るなど（例えば特許文献３に開示）、ローラ部の耐摩耗性を得るためにローラ表面に硬度の高い材料を配置する方策が実施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】登録実用新案第２５３６２８２号公報
【特許文献２】特開２００９−１８３８７７号公報
【特許文献３】特開２００７−２１６１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらに共通する粉砕物が接するローラ表面の硬度を高める方法は、耐摩耗性の改善が得られる反面、その材料の延性低下によって割れ感度が増加するデメリットがある。粉砕ローラは、粉砕時に激しい衝撃を受け過酷な条件下に晒される。衝撃荷重でローラ表面に生じた微小なクラックは、衝撃の繰り返し運動によって大きなクラックに進展して最終的にローラが破断する。クラックがローラ部の基材に達しないように硬度の高い部分と基材の間に延性の大きいステンレス材を溶接によって層を形成する例もあるが、竪型粉砕機の粉砕ローラのようにローラ表面に繰り返し張力が作用する（ヘルツの接触応力）場合は、クラックの進展を止めることは難しいため、クラックが大きくなる前に定期的な部品交換を行っていた。
【０００７】
上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、ローラ部の耐摩耗性を向上させると共に、補修コストの低減化を図れる竪型粉砕機の粉砕ローラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記の課題を解決するための第１の手段として、回転テーブル上に粉砕原料を介して接して回転自在に転動し、前記粉砕原料を粉砕する竪型粉砕機の粉砕ローラにおいて、前記粉砕ローラは、截頭円錐台形状のボスと、前記ボスの外周に沿って嵌め合う截頭円錐台形状のローラ部からなり、前記ローラ部は、軸方向に複数分割してローラの各分割容積に応じた熱処理を行うことを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラを提供することにある。
このような構成により、ローラ部を軸方向に複数分割しているため、ローラ毎に各分割容積（断面容量）に応じた最適な熱処理を施すことができる。従って、ローラ部全体として目標とする強度の硬度が得やすくなる。また、一体構造で生じる断面容量の差による熱処理の変形を抑制できる。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、前記第１の手段において、前記ローラ部は、摩耗箇所の大きさ、又は前記粉砕ローラの大きさに応じて分割数を決定することを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラを提供することにある。
このような構成を採用することにより、ローラ部軸方向に複数分割してローラサイズを小さくブロック化することで、機械加工又は取扱いが容易になる。また、ローラ部の表面からクラックが生じた場合でも、そのブロックの範囲で収まり、ローラ部全体の破損につながらない。また、クラックや摩耗したブロックのみを交換することにより補修コストの低減化を図ることができる。
【００１０】
本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、前記第１又は第２の手段において、前記ローラ部は、硬度の異なる高クロム鋼又は硬化肉盛溶接を組み合わせて形成したことを特徴とする竪型粉砕機の粉砕ローラを提供することにある。
このような構成を採用することにより、ローラ部を軸方向に複数分割したローラ毎に異なる材質を用いることができ、ローラ部の耐摩耗性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
上記のような本発明によれば、ローラ部を軸方向に複数分割しているため、ローラ毎に各分割容積（断面容量）に応じた最適な熱処理を施すことができる。従って、ローラ部全体として目標とする強度の硬度が得やすくなる。また、一体構造で生じる断面容量の差による熱処理の変形が少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の竪型粉砕機の粉砕ローラの説明図である。
【図２】竪型粉砕機の構成概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラの実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。
【００１４】
［竪型粉砕機１０］
図２は竪型粉砕機の構成概略図である。なお図２において粉砕ローラ１６の詳細な構成は省略している。図２に示すように竪型粉砕機１０は、ケーシング１２と、回転テーブル１４と、回転テーブル１４の上面外周部を円周方向に等分する位置に配置した複数個の粉砕ローラ１６と、回転テーブル１４の外周に沿って形成した環状通路４０と、ケーシング１２の上部に設けた分級手段３０と、回転テーブル１４の外周縁部上に取り付けたダムリング４８を主な基本構成としている。
【００１５】
粉砕ローラ１６は、支点となる下部ケーシング１２Ｂに回動自在に軸着した上部アーム２０と、上部アーム２０と一体に形成した下部アーム２２とを介して油圧シリンダ２４のピストンロッドに連結されている。粉砕ローラ１６は油圧シリンダ２４の作動によって回転テーブル上面１４Ａに横圧されて、回転テーブル１４に粉砕原料を介して従動することによって回転する。
【００１６】
ケーシング１２の回転テーブル上面１４Ａの上方には、分級手段３０が設けられている。
分級手段３０は、回転軸３０ａと、回転羽根３０ｂと、固定羽根３０ｃを備えている。回転軸３０ａはケーシング１２の上面から下方へ垂下し、外部の駆動モータ（不図示）により回転自在な構成である。回転軸３０ａの下部には、回転軸３０ａを軸心として環状に複数の回転羽根３０ｂが並んで形成されている。さらに、回転羽根３０ｂの外周には、複数の固定羽根３０ｃが並んで形成されている。回転羽根３０ｂ及び固定羽根３０ｃはいずれも、長手方向が回転軸３０ａの軸心と平行に配置されており、ケーシング１２内を上昇してきた熱空気は、回転軸３０ａ軸心と平行な羽根の隙間から供給される。このような構成の分級手段３０は、回転軸３０ａと共に回転羽根３０ｂが回転し、固定羽根３０ｃと回転羽根３０ｂを通過した微細な粉粒体（微粉）のみが上部取出口４４から排出される。
【００１７】
固定羽根３０ｃの下端部には、内部コーン３０ｅ及びフィード管３０ｆが設けられている。内部コーン３０ｅは、上方から下方に向かって径が小さくなる漏斗状に形成し、フィード管３０ｆは、内部コーン３０ｅの下端に接続する円筒状に形成し、分級手段３０を通過できなかった粉粒体を捕捉して、フィード管３０ｆを介して下部の排出口から回転テーブル上面１４Ａへ供給する構造となっている。
【００１８】
内部コーン３０ｅには、原料投入シュート３４が接続している。この原料投入シュート３４を介して原料投入口３２から回転テーブル上面１４Ａに原料が投入される。
原料投入シュート３４から投入した原料は、回転テーブル上面１４Ａを渦巻き状の軌跡を描きながら回転テーブル上面１４Ａの外周部に移動して、回転テーブル上面１４Ａと粉砕ローラ１６の間に噛み込まれ粉砕される。そして、粉砕された粉粒体の一部は、回転テーブル上面１４Ａの外縁部に周設されて原料の層厚を調整するダムリング４８を乗り越えて、回転テーブル上面１４Ａの外周部とケーシング１２の隙間である環状通路４０へと向かう。ここで、下部ケーシング１２Ｂの回転テーブル１４の下方には、所定温度に加熱された熱空気を導入するためのガス導入口４２を設けている。
【００１９】
竪型粉砕機１０の運転中において、ガス導入口４２より熱空気を導入することによって、ケーシング１２内において回転テーブル１４の下方から分級手段３０を通過して上部取出口４４へと流れる熱空気の気流が生じている。
竪型粉砕機１０内に投入した原料と、回転テーブル１４と粉砕ローラ１６に粉砕されて後述するダムリング４８を乗り越えた粉粒体の一部は、環状通路４０からの熱空気によって吹き上げられてケーシング１２内を上昇し、分級手段３０に到達する。
【００２０】
ここで、径及び質量の大きな粉粒体は、分級手段３０の固定羽根３０ｃ及び回転羽根３０ｂを通過することができず、内部コーン３０ｅに落下して再度粉砕ローラ１６に噛み込まれて粉砕される。一方、径の小さな粉粒体は、隙間を開けて並べられた固定羽根３０ｃ及び回転羽根３０ｂの間を抜けて分級手段３０を通過して上部取出口４４よりケーシング１２外へ取り出される。
また、粉砕ローラ１６に噛み込まれずそのまま環状通路４０に達したような一部の極大の粒径の原料は、環状通路４０より回転テーブル１４の下方に落下して下部取出口４６より竪型粉砕機１０の外に取り出される。
【００２１】
［粉砕ローラ１６］
図１は本実施形態の竪型粉砕機の粉砕ローラの説明図である。図示のように粉砕ローラ１６は、ローラ軸１６ａにベアリング１７を介してボス１８及びローラ部５０を摺動自在に取り付けた構成を採用している。
ローラ部５０は、截頭円錐台形状のボス１８の外周に沿って嵌め合う截頭円錐台形状に形成されている。ローラ部５０は、軸方向に複数分割している。本実施形態のローラ部５０は、一例として、大径側から小径側に向けて第１〜第３ローラ５２，５４，５６の３分割構造を採用している。なおローラ部５０の分割数は摩耗箇所の大きさ、又は粉砕ローラ１６の大きさに応じて任意に設計変更でき、断面積の差による熱処理の変形が少なくなるようにしている。第１〜第３ローラ５２，５４，５６は、例えば締結手段（不図示）を用いて互いにローラ軸１６ａの軸方向に沿って結合させている。このような第１〜第３ローラ５２，５４，５６は、各分割容積（断面容量）が異なっている。また、一般に粉砕ローラ１６は、小径側よりも大径側の摩耗が進行し易いため、本実施形態の第１〜第３ローラ５２，５４，５６では、第３ローラ５６よりも第１ローラ５２の摩耗が激しい。
【００２２】
このようなローラ部５０は、材質に鋳鋼、鋳鉄、高クロム鋼を用いたり、硬度の異なる高クロム鋼を用いたり、硬化肉盛溶接を組み合わせたりすることができる。第１〜第３ローラ５２，５４，５６は、同質の材料を用いたり、また、大径側の第１ローラ５２のみ耐摩耗性の高い材質を用いて、第２及び第３ローラ５４，５６と異なる材質を用いたりすることもできる。一例として、大径側の第１ローラ５２の硬度を高める場合には、材料にクロム、タングステン等を含有させることにより行う。
【００２３】
また、粉砕ローラ１６は、第１〜第３ローラ５２，５４，５６を互いに結合する前に第１〜第３ローラ５２，５４，５６毎に各分割容積（断面容量）に応じた焼き入れなどの熱処理を行っている。この熱処理は、例えば次のように行うことができる。大径側の第１ローラ５２は、冷却時間を短時間で行うことにより硬度を高めることができ、小径側の第３ローラ５６は、冷却時間をゆっくり行うことで硬度を変えることができる。これにより、従来の一体構造で生じる大径側と小径側の断面積の違いによる冷却温度の違いに起因する変形を抑制することができる。また、従来の一体構造のローラ部と比べて、本実施形態のブロック化したローラ部５０は、熱処理を行う装置を小型化することができ、取り扱いも容易となる。
【００２４】
［作用］
上記構成による本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラの作用について、以下説明する。
【００２５】
竪型粉砕機１０の回転テーブル１４を回転させると、油圧シリンダ２４によって回転テーブル上面１４Ａに横圧された粉砕ローラ１６も回転する。そして、原料投入口３２から回転テーブル上面１４Ａに粉砕原料が投入されると、回転テーブル上面１４Ａに落下して回転テーブル上面１４Ａを渦巻き状の軌跡を描きながらテーブルの外周部に移動して、回転テーブル上面１４Ａと粉砕ローラ１６の間に噛み込まれ粉砕される。
粉砕ローラ１６は、第１〜第３ローラ５２，５４，５６毎に各分割容積に応じて適切な熱処理を行っているため、所定の硬度を有している。従って、摩耗の激しい大径側の第１ローラ５２であっても、耐摩耗性能が向上しており、装置全体の長寿命化を図ることができる。
【００２６】
このような本発明の竪型粉砕機の粉砕ローラによれば、ローラ毎に各分割容積（断面容量）に応じた最適な熱処理を施すことができる。従って、ローラ部全体として目標とする強度の硬度が得やすくなる。従来のようにローラ表面のみの高硬度化によって表面材の延性低下で微小割れが生じ易くなり、装置の長期稼働によって拡大し突然ローラが破断して緊急停止するおそれがない。
またローラ部の表面からクラックが生じた場合でも、該当するブロックの範囲で収まり、ローラ部全体の破損につながらない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、石炭、バイオマス等の原料を回転テーブルの回転に従動する粉砕ローラで粉砕する竪型粉砕機に特に有用である。
【符号の説明】
【００２８】
１０………竪型粉砕機、１２………ケーシング、１２Ｂ………下部ケーシング、１４………回転テーブル、１４Ａ………回転テーブル上面、１６………粉砕ローラ、１６ａ………ローラ軸、１７………ベアリング、１８………ボス、２０………上部アーム、２２………下部アーム、２４………油圧シリンダ、３０………分級手段、３０ａ………回転軸、３０ｂ………回転羽根、３０ｃ………固定羽根、３０ｅ………内部コーン、３０ｆ………フィード管、３２………原料投入口、３４………原料投入シュート、４０………環状通路、４２………ガス導入口、４４………上部取出口、４８………ダムリング、５０………ローラ部、５２………第１ローラ、５４………第２ローラ、５６………第３ローラ。
【図１】
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【図２】
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