JP2004536706A - 破砕装置及びそのロータ - Google Patents

Abstract

ロータ１は、第１の軸Ａを中心として回転可能なハブ２と、材料を粉砕するための１以上のディスク部材４とを含んで構成される。ディスク部材４は、ハブ２に対して固定されており、第１の軸Ａから離れた第２の軸Ｂを中心として回転することができる。駆動手段を設け、ハブ２及びディスク部材４を各対応の軸周りで同期して回転させることができる。ディスク部材４の下方にガイド１１を設け、スクリーン１０を通過した粉砕後の材料を除去することができる。スクリーン１０は、基部１０Ａと側壁部１０Ｂとを含んで構成され、この側壁部１０Ｂは、ディスク部材４に略対応する位置まで延伸させている。ガイド１１には、側壁部１０Ｂの側方で上向きに延伸させたアーム１１Ａを設けることができる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、破砕装置及び特に、この装置のロータ又はその関連の改良技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料の破砕装置は、木材、乾草若しくは紙の粉砕又は瀝青、プラスチック、金属その他の材料の粉砕といった多くの産業に適用されている。実用的な破砕装置は、高い処理能力を持ち、詰りにくく、信頼性があり、管理が容易であり、エネルギー効率が高く、かつ充分に均一な粉砕が可能なものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
タブグラインダーは、多様な材料を粉砕するためのよく知られた装置である。垂直供給型タブグラインダーには、重力を利用して材料をロータ上に位置させるものであるため、材料をタブ内に送り込む際に必要となるもの以外には、材料の送りに必要な他の手段が少なく又はそのような手段がないことに利点がある。しかしながら、タブグラインダーに関する１つの問題は、詰り易いことである。
【０００４】
公知のタブグラインダーに関する現時点での他の問題は、紙等の比較的に薄い材料を粉砕するのに使用される場合に明らかとなる。材料に対向する流れの乱れ、渦及びロータの動きがこの材料を上方に巻き上げることである。このため、材料をロータ上に向かわせ、かつスクリーンを通過させるための干渉が必要となる。
米国特許第５３７９９５１号及び同第５９２７６２４号の特許明細書には、回転タブを含んで構成される破砕装置が開示されている。タブ内おいて、好ましくはタブとは反対の方向に回転させる歯付きディスクが設けられる。可能性のある詰りの問題は、この歯付きディスクの回転方向を逆に設定することにより及び／又はタブにより形成されるチャンバーの底部に固定される、方向変えのためのアタッチメントを設けることにより解消され又は軽減される。しかしながら、このような破砕装置でもなお、詰りのおそれが高い。
【０００５】
本発明の目的は、詰りがなく、かつ／又は薄い材料に関する動作が改善された破砕装置を提供することである。
本発明の他の目的は、一般に対し、便利な代替手段を提供することである。
本発明に関するその他の目的は、以下の説明により明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一形態によれば、破砕装置で使用されるロータが提供される。このロータは、第１の軸を中心として回転可能に設けられたハブと、材料の粉砕のための１以上のディスク部材とを含んで構成される。ディスク部材は、ハブに対して固定されるとともに、第１の軸から離れた第２の軸を中心として回転可能に設けられる。駆動手段が設けられ、この手段によりハブとディスク部材とを各対応の軸周りで同期させて回転させる。
【０００７】
ロータには、第２の軸沿いに複数のディスク部材を設け、各ディスク部材を第２の軸を中心として回転させるのが好ましい。
ロータには、各々が１以上のディスク部材を含む２以上のディスク部材の組を設け、各組をハブに対して固定するとともに、第１の軸の周囲に分配するのが好ましい。
駆動手段には、ハブのための第１の駆動手段と、１以上のディスク部材のための、この第１の駆動手段とは独立に制御可能な第２の駆動手段とを設けるのが好ましい。
【０００８】
ロータには、このロータの異常を検出するためのセンサと、このセンサに接続され、このセンサによる異常の検出に応答して駆動手段を制御して、ハブの回転を停止させ又はハブの回転方向を反転させるコントローラとを設けるのが好ましい。
ロータのコントローラは、駆動手段を制御して、１以上のディスク部材の回転速度が所定の回転速度以上の速度に達したときにハブの元の回転を再開させるものとするのが好ましい。
【０００９】
ロータには、粉砕された材料の案内のための少なくとも１つのガイドを更に設け、第１の軸に関する半径方向の外向きに延伸させるとともに、１以上のディスク部材の下方で第１の軸を中心として回転可能とするのが好ましい。
この少なくとも１つのガイドは、ハブ及び１以上のディスク部材とは独立に回転可能であるのが好ましい。
【００１０】
本発明の他の形態によれば、粉砕される材料を受ける収容部と、以上のパラグラフに記載され、１以上のディスク部材がこの収容部内に配置されたロータとを含んで構成される破砕装置が提供される。この破砕装置には、粉砕された材料の排出通路を形成するスクリーンが設けられる。このスクリーンは、１以上のディスク部材の下方で収容部に対して横方向に延伸させて設けられた基部と、収容部の周縁でこの基部から上方に延伸させて設けられた側壁部とを有する。
【００１１】
スクリーンは、１以上のディスク部材の下方であり、かつ少なくとも１つのガイドの上方で収容部に対して横方向に延伸させて設けられた基部と、収容部の周縁でこの基部から上方に延伸させて設けられた側壁部とを有するのが好ましい。
少なくとも１つのガイドには、スクリーンの側壁部の側方で１以上のディスク部材の方向に延伸させた周縁部を設けるのが好ましい。
【００１２】
少なくとも１つのガイドは、側壁部の側方で１以上のディスク部材の方向に延伸させ、この１以上のディスク部材のうち最下位のものと略同一面内で終結させるのが好ましい。
破砕装置には、スクリーンの下方において、粉砕された材料を第１の軸から半径方向の外向きに向かわせる形状とされたバッフルが設けられるのが好ましい。
破砕装置には、スクリーンの下方において、粉砕された材料を第１の軸から半径方向の外向きに向かわせる形状とされたバッフルが設けられ、少なくとも１つのガイドは、このバッフルの外周縁から半径方向の外向きに延伸させるとよい。
【００１３】
本発明に関し、新規なものとして考慮されるべき他の形態は、添付の図面を参照して、以下の記載により例示としてのみ説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、破砕装置及びそのロータに関する。本実施形態において、このロータには、１以上のブレードが設けられ、このブレードは、中心軸周りで回転し、移動する。この動作のため、ロータに詰りが生じたときは、第１の軸周りの回転方向を反転させた場合に、ロータがより自由に開放される。
この破砕装置は、ホッパを含んで構成され、このホッパには、その下端部において、ロータの下方及び側方にスクリーンが設けられる。このスクリーンは、粉砕された材料がこれを介して収集のための収容部に向かうのを許容する。第１の回転要素を中心とした第２の回転要素の動作のため、材料をスクリーンの側壁部を通過させることができる。このことで、破砕装置から排出される他の経路が提供され、スクリーンの基部に簡単には向かわない軽量の材料を装置のホッパから除去することができる。
【００１５】
図１は、破砕装置（矢印１００で示す。）の部分破断図である。この破砕装置１００は、図２及び３に詳細に示すロータ１を含んで構成される。
図１の破砕装置１００は、実質的な垂直供給が行われるように設置されている。このため、重力を利用して、材料をロータ１に供給することができる。破砕装置１００は、必要に応じ、垂直以外の方向に供給が行われるように向きを設定することができる。しかしながら、本発明の好ましい実施形態では、垂直供給又は実質的な垂直供給が行われるのがよい。
【００１６】
図１の破砕装置１００は、道路上を移動可能な構成とされており、詳細には、セミ連結トレーラとして構成されている。関連する技術分野の当業者であれば、破砕装置をプロセスラインの一部又は他の例に適用する場合に、この破砕装置の構成に変更を加え得ることが明らかである。
粉砕される材料は、適切なローディング装置によりホッパ１０１を介してロータ１に供給される。このローディング装置は、破砕装置１００の位置及び粉砕される材料に応じて変更される。粉砕された材料は、出口１２を介して排出コンベア１０２により、一般にはトラックのデッキ上に、直接に地面上に又は他のプロセスに向けて排出される。ロータ１は、ロータの駆動シャフト３と連結されたエンジン１０３により駆動される。本実施形態では、エンジン１０３と駆動シャフト３との間のリンクにプーリシステム１０４を採用している。必要に応じ、エンジン１０３をロータ１の直下に配置することによる直接結合等、他のリンクを採用することとしてもよい。
【００１７】
ロータ１、ホッパ１０１、エンジン１０３、プーリシステム１０４及び排出コンベア１０２は、いずれもトレーラ１０６のシャシー１０５上に設置されており、破砕装置を移動可能なものとしている。トレーラ１０６には、サポータ１０７が設けられているため、トレーラ１０６は、トラックにより支持されない状態で自立させることができる。
図２は、ロータ１の拡大断面図である。ロータ１は、外部フレーム２２上に支持されており、外部フレーム２２は、シャシー１０５により支持されている。ロータ１は、駆動シャフト３と接続され、プーリシステム１０４を介するエンジン１０３の制御下で第１の軸Ａを中心として回転可能なハブ２と、駆動シャフト３とを含んで構成される。ハブ２は、その周縁に垂直サポート２０が設けられるとともに、駆動シャフト３に対し、ベアリング３０，３１を介して回転可能に接続されている。ハブ２は、その周囲に設けられたアッセンブリ２１を介してフレーム２２に接続させることもできる。アッセンブリ２１には、フレーム２２に対するハブ２の回転を容易にする旋回リング又は回転ベアリング等のベアリング要素を設けることができる。駆動シャフト３は、材料のハブ２内への進入を防止するためのシール３２を介してハブ２に挿入されている。ハブ２には、ホッパ１０１の底部の一部に渡りカバー２４が設けられている。
【００１８】
図２に概略を示すディスク４は、シャフト５により形成される第２の軸Ｂを中心として回転可能に設けられており、シャフト５は、第１の軸Ａから離れた位置でハブ２内に延伸している。シャフト５には、駆動シャフト３から適切な駆動トレイン６を介してトルクが作用する。駆動トレイン６は、単純なベルト又はチェーン駆動式のものとしてもよく、必要に応じ、関連のオイルポンプ、圧力センサ、バルブ及びフィルタを備えるディファレンシャル、クラッチ及び／又はギアを含むものとしてもよい。シャフト５は、駆動シャフト３と同期させて回転させることができる。シャフト３，５は、同じ方向に回転させることも、逆の方向に回転させることもできる。
【００１９】
図１のように、ディスク４は、ハブ２の端縁を越えて、ホッパ１０１の側部近くまで延伸させるのが好ましい。ディスク４は、キャップ２５によりシャフト５上の位置に固定されており、シャフト５は、ベアリング２６，２７によりハブ２に対して相対的に固定されている。シャフト５の領域内への材料の進入を防止するため、ディスク４の下方にガード２８が設けられている。
【００２０】
ハブ２は、油圧モータ３３によりシャフト３，５の回転とは独立に回転される。油圧モータ３３は、コントローラ３３Ａの制御下で双方向に作動させることができる。
他の実施形態では、油圧モータ３３の適切な配置及び／又は油圧モータ３３への適切なリンクにより、ハブ２２の上部のみを回転させ、ハウジングの他の部分を静止させ又は省略することができる。関連する技術分野の当業者であれば、シャフト５及びディスク４を第１の軸Ａ周りで動作させるための回転要素を提供するのに採用し得る、ハブ２に対する多くの変更例を考慮することができる。
【００２１】
スクリーン１０は、材料が充分に小さく粉砕された状態でロータの領域から排出されるのを可能とするために設けられる。スクリーン１０は、基部１０Ａと側壁部１０Ｂとを含んで構成される。基部１０Ａを介する材料の移動（矢印Ｃで示す。）に関して重力による補助が得られるとともに、ディスク４のハブ２周りの回転動作により側壁部１０Ｂを介する材料の移動（矢印Ｄで示す。）が促される。軽量な材料の場合は、ロータ１の動作により下方への移動が妨げられることになるので、ロータ１の側部付近にスクリーンを設けることで、この軽量な材料のための代わりの排出経路を形成することができる。スクリーン１０が静止した状態にあり、ディスク４及びハブ２がスクリーン１０の境界内で回転するのが好ましい。
【００２２】
スクリーン１０の下方には、スクリーン１０の下方で回転駆動される２つのガイド１１が設けられている。ガイド１１は、粉砕された材料が出口１２へ掃出され、排出コンベア１０２により送り出されるように機能する。１又は２以上のガイドを選択的に設けることができる。ガイド１１は、モータ３４により独立に駆動するとともに、反転させることができる。回転速度は、一方又は双方の方向で可変であり、多様な材料の粉砕に対応することができる。例えば、生木廃材等の柔らかい材料は、硬い材料よりも速やかに破砕される傾向にあるので、ガイドをより高速で回転させ、材料を速やかに出口１２まで移動させる必要がある。硬い材料の場合は、高速回転によりスクリーン１０の下方に正圧が形成され、粉砕された材料のスクリーン１０の通過が阻害されることがある。木材の粉砕には、スクリーンのメッシュサイズを５０〜３００ｍｍ²とし、スクリーン１０とガイド１１との間のクリアランスを約１００ｍｍとするのが適当である。
【００２３】
バッフル３５は、粉砕された材料を半径方向の外向きに案内するために設けられる。バッフル３５及びガイド１１は、中心軸Ａ周りに一体に回転させることができる。ハブ２、ガイド１１及びディスク４に対して独立の駆動手段を設けることで、柔軟性が向上される。この柔軟性のため、特定の材料について最適な作動条件を設定することができる。しかしながら、他の実施形態では、ガイド１１を、駆動シャフト３に対して直接に又はギアその他のリンクを介して接続されたハブ２に固着させることで、必要な駆動手段が１つのみで済むようにしてもよい。
【００２４】
作動に際し、エンジン１０３により駆動シャフト３が駆動される。これに応じ、シャフト５が駆動されるとともに、ディスク４が第２の軸Ｂを中心として回転する。油圧モータ３３によりハブ２が第１の軸Ａを中心として回転し、ディスク４が第１の軸Ａを中心とする環状経路上を移動して、粉砕される材料に入り込む。モータ３４によりスクリーン１０の下方でガイド１１が駆動され、粉砕された材料が出口１２に案内される。
【００２５】
殆どの材料に関し、ハブ１２は、毎分０〜１２回転の速度で回転させるとともに、同じ速度で反転させることができる。ディスク４は、毎分約６００回転の速度で回転させることができる。
エンジン１０３に負荷センサ１０３Ａ（例えば、電流センサであってよい。）を設け、ロータ１の詰りを検出することができる。あるいは、回転カウンタを採用することもできる。ロータ１に詰りが生じ又はこれが生じるおそれのある場合は、負荷センサ１０３Ａがこれをコントローラ３３Ａに通知し、コントローラ３３Ａは、ロータ１にかかる負荷が減少し及び／又は回転速度が通常の作動範囲に復帰するまでの間、ハブ２を一定の位置に保持し又はハブの回転方向を反転させる。ハブ２の保持又は反転にも拘わらずロータ１の詰りが解消しないときは、コントローラ３３Ａ又は他のコントローラは、エンジン１０３を自動的に停止させる。これらの操作は、図示しない適切なユーザインターフェースを介して手動により行うこともできる。
【００２６】
図３は、ロータ１の平面図である。材料は、ホッパ１０１からディスク４（シャフト５に付された矢印Ｅの方向に回転する。）上に投下される。ディスク４は、ハブ２の回転（矢印ｆで示す。）に伴いホッパ１０１の底部付近を移動し、粉砕された材料は、吹き飛ばされ又は押し込まれてスクリーン１０を通過し、図示しないガイド１１に向かう。ディスク４には、その周縁に歯７が設けられており、歯７は、マウンティング９により内側ディスク８に装着されている。マウンティング９は、内側ディスク８に対し、位置９Ａでピボット接続されており、幾らかの動きが許容されている。この動きのため、歯７の破損の頻度が低減される。
【００２７】
ディスク４には、重ね合わせて設置された複数のディスク部材を選択的に設けることができる。このディスク部材は、同軸に設置するとともに、互いに固定して結合することができる。あるいは、ディスクの駆動系に関する構成の複雑さ及びコストの問題があるが、ディスク部材を同じ又は逆の方向に異なる角速度で回転させることもできる。ディスク部材は、この装置が使用される材料の粉砕に適したあらゆる形状に変更することができる。
【００２８】
パドル２９は、材料を第２の軸Ｂから離す（これがないときは、材料がディスク４の下側にかみ込む。）ために付加的に設けられる。
ガイド１１には、スクリーンの側壁部１０Ｂの外側を上方に延伸するアーム１１Ａ（図２に外形のみを示す。）を設けることができる。アーム１１Ａは、ディスク４と同じ高さの位置まで延伸しており、ディスク４の動作により横にそらされた材料をスクリーンの側壁部１０Ｂから取り去ることができる。
【００２９】
他の実施形態では、ディスク４は、シャフト５に対して中心をずらすことができる。ディスク４の中心をシャフト５に対してずらすことで、ディスク４の水平方向の動作を大きくすることができる。このことは、特定の材料の粉砕に関して利点を提供する。
更に別の実施形態では、破砕装置において、拡径させたハブ２と、互いに直径方向に離間させた２つのディスク４とを設けることができる。ディスク４には、直径がより小さなものが採用され、互いにかみ合わせるか、あるいは異なる高さに位置させて、一部を重なり合わせることによりディスク部材を近接させて配置することができる。３以上のディスク４を設けることもできるが、殆どの適用例では、単一のディスク４によるのが好ましい。
【００３０】
ホッパ１０１及びスクリーン１０は、耐摩耗性スチールで作製することができる。ディスク４は、上面に耐摩耗性プレートを溶接した軟鋼プレートで作製することができる。ガイド１１は、軟鋼で作製することができる。
以上では、本発明の特定の構成要素及び完全体について、公知の均等物を含んで説明したが、そのような均等物も、個々に説明したと同様に組み入れられるものとする。
【００３１】
また、以上では、本発明をその考え得る実施形態を参照して、例示により説明したが、添付の請求の範囲により規定される本発明の範囲を逸脱することなく、これに変更及び改良を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態に係る破砕装置の部分破断図である。
【図２】同上破砕装置のロータの断面図である。
【図３】同上ロータの平面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…ロータ、２…ハブ、３…駆動シャフト、４…ディスク、２２…外部フレーム、３０，３１…ベアリング、１００…破砕装置、１０１…ホッパ、１０２…排出コンベア、１０３…エンジン、１０４…プーリシステム、１０５…シャシー、１０６…トレーラ、１０７…サポータ。

Claims (17)

1. 破砕装置で使用されるロータであって、
   第１の軸を中心として回転可能に設けられたハブと、
   このハブに対して固定され、かつ第１の軸から離れた第２の軸を中心として回転可能に設けられた、材料を粉砕するための１以上のディスク部材と、
   前記ハブ及び１以上のディスク部材を各対応の軸周りで同期させて回転させる駆動手段とを含んで構成されるロータ。
2. 前記第２の軸沿いに複数のディスク部材が設けられ、各ディスク部材が前記第２の軸を中心として回転することを特徴とする請求項１に記載のロータ。
3. １以上のディスク部材を組として、２以上の組が設けられ、各組が前記ハブに対して固定されるとともに、前記第１の軸の周囲に分配されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のロータ。
4. 前記駆動手段が、前記ハブのための第１の駆動手段と、この第１の駆動手段とは独立に制御可能な、前記１以上のディスク部材のための第２の駆動手段とを含んで構成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のロータ。
5. ロータの異常を検出するセンサと、
   このセンサに接続され、このセンサによる異常の検出に応答して前記駆動手段を制御して、前記ハブの回転を停止させるコントローラとを更に含んで構成される請求項１〜４のいずれかに記載のロータ。
6. ロータの異常を検出するセンサと、
   このセンサに接続され、このセンサによる異常の検出に応答して前記駆動手段を制御して、前記ハブの回転方向を反転させるコントローラとを更に含んで構成される請求項１〜４のいずれかに記載のロータ。
7. 前記コントローラは、前記駆動手段を制御して、前記１以上のディスク部材の回転速度が所定の最低速度以上の速度に達したときに前記ハブの元の回転を再開させることを特徴とする請求項５又は６に記載のロータ。
8. 前記第１の軸に関する半径方向の外向きに延伸させるとともに、前記１以上のディスク部材の下方で前記第１の軸を中心として回転可能に設けられた、粉砕された材料の案内のための少なくとも１つのガイドを更に含んで構成される請求項１〜７のいずれかに記載のロータ。
9. 前記少なくとも１つのガイドは、前記ハブ及び１以上のディスク部材とは独立に回転可能であることを特徴とする請求項８に記載のロータ。
10. 粉砕される材料を受ける収容部と、
    請求項１〜７のいずれかに記載の、前記１以上のディスク部材がこの収容部内に配置されたロータと、
    粉砕された材料の排出通路を形成するスクリーンであって、前記１以上のディスク部材の下方で前記収容部に対して横方向に延伸させて設けられた基部と、前記収容部の周縁でこの基部から上方に延伸させて設けられた側壁部とを有するスクリーンとを含んで構成される破砕装置。
11. 粉砕される材料を受ける収容部と、
    請求項８又は９に記載の、前記１以上のディスク部材がこの収容部内に配置されたロータと、
    粉砕された材料の排出通路を形成するスクリーンであって、前記１以上のディスク部材の下方であり、かつ前記少なくとも１つのガイドの上方で前記収容部に対して横方向に延伸させて設けられた基部と、前記収容部の周縁でこの基部から上方に延伸させて設けられた側壁部とを有するスクリーンとを含んで構成される破砕装置。
12. 前記少なくとも１つのガイドは、前記スクリーンの側壁部の側方で前記１以上のディスク部材の方向に延伸させて設けられた周縁部を有することを特徴とする請求項１１に記載の破砕装置。
13. 前記少なくとも１つのガイドは、前記スクリーンの側壁部の側方で前記１以上のディスク部材の方向に延伸し、前記１以上のディスク部材のうち最下位のものと略同一面内で終結することを特徴とする請求項１２に記載の破砕装置。
14. 前記スクリーンの下方に設けられ、粉砕された材料を前記第１の軸から半径方向の外向きに向かわせる形状のバッフルを更に含んで構成される請求項１０〜１３のいずれかに記載の破砕装置。
15. 前記スクリーンの下方に設けられ、粉砕された材料を前記第１の軸から半径方向の外向きに向かわせる形状のバッフルを更に含んで構成され、前記少なくとも１つのガイドが、このバッフルの外周縁から半径方向の外向きに延伸することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の破砕装置。
16. 添付の図２を参照して実質的に記載された破砕装置のためのロータ。
17. 添付の図１及び２を参照して実質的に記載された破砕装置。

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