JP2005288270A - 破砕分級装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡単で、しかも微粉の分級排出効率に優れた破砕分級装置を提供する。
【解決手段】 本発明に係る破砕分級装置は、被処理物を遠心力により投射し、衝突により破砕する回転ロータ１４を有し、ハウジング４の側壁に接続され、前記回転ロータ１４の回転により前記ハウジング４内に生じた旋回気流と共に微粉を排出する分級管８を備える。前記分級管８の管軸と側壁の接続部内面との交点Ｐ１を通る水平面において、回転ロータ１４の回転軸心Ｏ１と前記Ｐ１とを通る直線ｍが前記交点Ｐ１における前記分級管８の管軸となす角をθ１とするとき、このθ１が３０〜９０°に設定される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、岩石、鉱物などの固形塊状物を被処理物として、これを破砕すると共に破砕物の中から比較的細かい微粉を分級排出する破砕装置に関する。

岩石、鉱物などの被処理物を破砕・磨砕することによって砂や砂利を製造する際に、不可避的に微粉が発生する。この微粉が過度に含まれると規格外となるため、破砕物を製造した後、破砕物から微粉を除去する必要がある。被処理物を破砕・磨砕すると共に微粉を除去することができれば、破砕物から微粉を除去する装置や工程を省略することができ、また微粉除去装置の負荷を軽減することができるため、生産性が向上し、設備を簡素化することができる。

このように被処理物の破砕と微粉の除去とを共に実施することができる装置として、例えば特開昭５７−７２６４号公報（特許文献１）には、ハウジングの上部に被処理物を遠心力で投射する回転ロータを設け、前記回転ロータから投射された被処理物をハウジングの内側に設けた反発部材に衝突させて破砕し、さらに反発した被処理物あるいは破砕物を前記回転ロータの外側に付設した打撃子にて破砕するようにし、一方、前記ハウジングの内部に旋回ロータと同心状に上部が開口した微粉回収用の円筒体を設け、前記破砕物に含まれる微粉を前記円筒体の上部開口に向かって流れる気流に乗せて分離し、前記円筒体の下部に接続された空気吸引ダクトから排出する破砕機が記載されている。

また、特開２０００−１８９８２２号公報（特許文献２）には、ハウジングの上部に被処理物を遠心力で投射する回転ロータを設け、前記回転ロータから投射された被処理物をハウジングの内側に設けたデッドベッド（破砕物等が堆積して形成された堆積部）に衝突させて破砕し、破砕物に含まれる微粉を前記ハウジング内の中央部に設けられた吸引フードにて吸引し、吸引管によって吸引排出する破砕機が記載されている。なお、これらの破砕機において、微粉を吸引排出する空気吸引ダクト、吸引管は旋回ロータの軸心に対して垂直方向にハウジング側壁に接続されている。
特開昭５７−７２６４号公報 特開２０００−１８９８２２号公報

しかし、前記特許文献に記載の破砕機では、ハウジングの側壁内面付近に沿って旋回する微粉は、円筒体の上部開口や吸引フードから回収され難く、微粉の排出除去が不十分になり易い。特に、ハウジングの内面側ほど旋回気流の流速が速く、微粉が多く含まれるので、微粉の分級排出効率が良くないという問題がある。しかも、ハウジング内の旋回気流の流速を増強しても、微粉は旋回気流に乗ってハウジングの内面側を旋回するだけであり、微粉の分級排出がそれほど促進されない。
本願発明はかかる問題に鑑みなされたものであり、構造が簡単で、しかも微粉の分級排出効率に優れた破砕分級装置を提供することを目的とする。

本発明に係る破砕分級装置は、投射された被処理物を衝突により破砕すると共に得られた破砕物から微粉を分級排出する破砕分級装置であって、被処理物を供給する供給口が上部に設けられ、破砕物を排出する排出口が下部に設けられたハウジングと、前記ハウジング内の上部に回転自在に設置され、前記供給口から供給された被処理物を遠心力により投射し、衝突により破砕する回転ロータと、前記ハウジングの側壁に接続され、前記回転ロータの回転により前記ハウジング内に生じた旋回気流と共に微粉を排出する分級管を備え、前記分級管が接続された前記側壁の接続部内面と前記分級管の管軸との交点を通り、前記回転ロータの回転軸心に垂直な平面において、前記交点と前記回転軸心とを通る直線が前記交点における前記分級管の管軸となす角をθ１とするとき、このθ１が３０〜９０°に設定されたものである。

この発明の破砕分級装置によると、回転ロータから投射され、衝突により破砕された破砕物中の微粉は、前記回転ロータの回転によりハウジング内に生じた旋回気流に乗って分級管から排出される。一方、旋回気流に乗ることができなかった、比較的重い破砕物は重力の作用により下方へ螺旋軌道を描いて落下し、ハウジングの排出口より排出される。この際、前記分級管は、図２に示すように、その管軸が前記θ１の角度をなすように前記ハウジングの側壁に接続されるので、ハウジングの内面に沿って旋回する気流は管軸側に全流速の０．５（θ１＝３０°のとき）倍程度以上の速度成分を有し、内面より離れたところを旋回する気流はそれよりも大きな速度成分を有するので、旋回気流と共に旋回している微粉は速やかに分級管に流入し、排出される。また、旋回気流の流速を大きくするに従って、前記分級管の管軸方向の流速成分も増大するので、旋回気流の流速を上げることにより、それに応じて微粉の分級排出を促進することができる。しかも、上記のように分級管の管軸方向が旋回気流の接線方向側になるように分級管をハウジングに取り付ければよく、構造も簡単である。

この破砕分級装置において、前記θ１は９０°以下では大きいほど好ましく、θ１を６０〜９０°にすることで、前記分級管の管軸方向の流速成分が少なくとも（√３）／２倍（θ１＝６０°のとき）になり、より分級排出効率が向上する。また、前記分級管が設けられたハウジングの側壁の形態を前記回転ロータの回転軸を中心軸とする円筒形に形成することにより、旋回気流が乱れ難く、分級排出効率が向上するため好ましい。また、前記分級管の下流側に吸引ブロワー、吸引ファンなどの吸引装置を設けることにより、旋回気流を分級管内に吸引することができ、微粉の排出を向上させることができる。

また、前記ハウジングに、外気をハウジング内に導入するための外気導入管を少なくとも一つ設けることにより、旋回気流を増強することができる。さらに、この外気導入管をハウジングの側壁に接続し、前記外気導入管が接続された前記側壁の接続部内面と前記外気導入管の管軸との交点を通り、前記回転ロータの回転軸心に垂直な平面において、前記交点と前記回転軸心とを通る直線が前記交点における前記外気導入管の管軸となす角をθ２とするとき、このθ２を３０〜９０°、好ましくは６０〜９０°に設定することにより、ハウジング内に導入された空気流がハウジング内の旋回気流を乱し難くなるので、微粉の分級排出効率をより向上させることができる。また、前記外気導入管の上流側に送風ブロワー、送風ファンなどの送風装置を設けることで、ハウジング内に空気を円滑に送り込むことができ、旋回気流を増強することができ、微粉の排出をより促進することができる。

また、ハウジング内の旋回気流の流速を制御する流速制御手段を設けることにより、旋回気流に乗る微粉の粒径（分級点）を容易に制御することができる。また、前記分級管の流入口に破砕物が上方から流入するのを防止する流入防止部材を前記ハウジング内に設けることにより、旋回気流によって移送されない大径の破砕物が上部から分級管の流入口に入り込み、堆積するのを防止することができ、効率の良い分級を行うことができる。

また、前記回転ロータから投射されて跳ね返ってきた被処理物あるいは破砕物を打撃して破砕する打撃部材を前記回転ロータに設けることにより、破砕効率を上げることができ、破砕物の小粒化を容易に行うことができ、製砂装置として好適である。また、前記ハウジングの排出口から排出された破砕物をさらに分級する分級装置を設けることにより、粒度の揃った破砕物を被処理物の破砕から一貫して製造することができる。特に前記打撃部材を備えた回転ロータと分級装置とを併用することで、生産性に優れた製砂装置を提供することができる。

本発明の破砕分級装置によれば、特に回転ロータの回転軸心と、旋回気流と共に微粉を排出する分級管の管軸と側壁の接続部内面との交点を通る直線が前記分級管の管軸となす角θ１を３０〜９０°としたので、旋回気流の分級管側への流速成分を高めることができるため、旋回気流と共に旋回している微粉を旋回気流と共に分級管に速やかに流入させ、排出させることができ、微粉の分級排出効率に優れる。しかも、分級管の管軸方向が前記θ１となるように分級管をハウジングに取り付ければよく、構造も簡単である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１および図２は第１実施形態に係る破砕分級装置を示しており、上端部に被処理物の供給口２を有し、内部空間が破砕室３とされた上部ハウジング１と、前記上部ハウジング１の下に同心状に連設けられ、下端部に微粉除去後の残部破砕物を排出する排出口５を有し、内部が分級室６とされた下部ハウジング４とを備える。前記上部、下部ハウジング１，４は円筒状に形成されており、前記下部ハウジング４の側壁には、微粉を分級排出する分級管８が接続され、前記分級管８の上方に外気を下部ハウジング４内に導入する外気導入管９が複数（図例では２本）接続されている。また、下部ハウジング４の排出口５には、下方に行くに従って内径が縮小したスカート１０が付設されている。

前記破砕室３には、上端に原料投入口１２を有し、側壁部に投射口１３が開設された回転ロータ１４が鉛直方向に回転自在に立設された回転軸１５に取り付けられている。前記回転軸１５の下端部には図示省略したモータにベルトを介して連動連結されたプーリ１６が取り付けられている。この回転軸１５の回転により、前記回転ロータ１４が回転し、回転ロータ１４に投入された原料（被処理物）は前記投射口１３から上部ハウジング１の内周面に向かって投射される。前記上部ハウジング１の内周部には、デッドベッド２１が形成されており、これが前記回転ロータ１４から投射された被処理物の衝突部とされ、被処理物はこのデッドベッド２１に衝突して破砕される。勿論、衝突部としては前記デッドベッドに限らず、適宜の衝突部材を設けてもよい。また、前記回転ロータ１４の回転によって、下部ハウジング４内には回転ロータ１４の回転方向に沿って旋回する旋回気流が形成される。

前記分級管８の下流側には吸引ブロア（図示省略）が設けられ、また前記外気導入管９の上流側には送風ブロア（図示省略）が設けられており、送風ブロアからの送風により、分級室６に形成された旋回気流の流速が増強され、また吸引ブロアによる吸引により旋回気流と共に微粉の排出が促進される。また、前記下部ハウジング４の排出口５には前記スカート１０が付設されているので、排出口５からの下部ハウジング４内への空気の流入を抑制することができ、吸引ブロアによる微粉の吸引排出効率の低下を防止することができる。また、前記吸引ブロアや送風ブロアには、ブロア回転数制御装置が付設され、吸引風量や送風量が制御される。これによって旋回気流の流速が制御され、旋回気流によって分級移送される微粉の粒径（分級点）が制御される。なお、前記分級管８、外気導入管９の管内に流量制御弁を設け、その開度を制御することによって分級点を制御することもできる。

前記分級管８、外気導入管９は、図２に示すように、前記分級管８あるいは前記外気導入管９の管軸（管の長手方向に沿って延びる仮想軸線）が、前記下部ハウジング４の側壁の接続部内面（管と側壁との接続部開口を側壁内面に沿って塞いだ場合に現れる仮想内面）と交叉する交点Ｐ１，Ｐ２を通る水平面（回転ロータの回転軸心に垂直な平面）において、前記回転ロータ１４（回転軸１５）の回転軸心Ｏ１，Ｏ２と前記交点Ｐ１、Ｐ２とを通る直線ｍ，ｎが前記交点Ｐ１、Ｐ２において前記分級管８あるいは外気導入管９の管軸となす角（下部ハウジング側壁の外側において、直線ｍ，ｎから管軸側へ気流の旋回方向に計った角）をθ１あるいはθ２とするとき、このθ１、θ２が３０〜９０°、好ましくは６０〜９０°に設定されている。

また、前記下部ハウジング４の側壁内面であって前記分級管８の接続開口上部には、旋回気流に乗らなかった大径の破砕物が上方から分級管８の流入口に向かって落下する軌道を塞ぐように流入防止板１８が設けられている。これによって、大径の破砕物の分級管８への流入や分級管８の流入口付近での破砕物の堆積を防止することができ、分級排出効率を向上させることができる。

上記第１実施形態の粉砕分級装置によると、上部ハウジング１の供給口２から回転ロータ１４の原料投入口１２に供給された被処理物は、回転ロータ１４の回転による遠心力により投射口１３から径外方向に投射され、デッドベッド２１に衝突して破砕される。破砕された破砕物が下方に落下する際、破砕物に含まれる微粉は下部ハウジング４内の分級室８に形成された旋回気流に乗って旋回しながら下降し、下部ハウジング４の側壁に流入口が開口した分級管８を通して移送空気と共に機外に排出される。微粉が分級排出された後の破砕物、すなわち旋回気流に乗ることできなかった残部の破砕物（製品破砕物）は、螺旋軌道を描いて下方へ落下し、下部ハウジング４の排出口５から機外へ排出される。

微粉の分級に際しては、分級管８の下部ハウジング４の側壁への接続角θ１が上記のように３０〜９０°、好ましくは６０〜９０°に設定されているので、旋回気流は分級管８の管軸方向へ全流速の ０．５（θ１＝３０°のとき）倍程度以上の速度成分を有し、旋回気流と共に微粉を分級管８に効率よく吸引排出することができる。また、外気導入管９の下部ハウジング４の側壁への接続角θ２が上記のように３０〜９０°、好ましくは６０〜９０°に設定されているので、外気導入管９から分級室８に送り込まれる空気流は旋回気流の方向へ全流速の０．５（θ１＝３０°のとき）倍程度以上の速度成分を有することになるので、旋回気流を乱さないようにして、旋回気流の流速を増強し、微粉の排出を促進することができる。

このように、下部ハウジング４の排出口５から排出された製品破砕物は、破砕塊に付着した（まぶり付いた）微粉が減少しているので、品質に優れ、まぶり付いた微粉をさらに除去する場合でも、微粉除去装置の負荷を軽減することができる。また、被処理物中の水分は微粉側に多く含まれるため、製品破砕物の水分含有率を下げることができ、下流側に設けられるふるい分け装置や分級装置の目詰まりの防止や負荷を軽減することができる。

上記第１実施形態の破砕分級装置では、下部ハウジング４に２つの外気導入管９を所定の位置、角度で設けたが、外気導入管９の接続位置、数量、接続方向は上記の例に限るものでない。また、下部ハウジング４の排出口５に下方からの外気が侵入するのを抑制するスカート１０を設け、また流入防止部材として、大径の破砕物が分級管８の流入口に流入、堆積するのを防止する流入防止板１８を設けたが、これらは必要に応じて設ければよく、またその形態も図例のものに限らない。

例えば、流入防止部材の他例として、図３（下部ハウジングの内部から分級管の流入口を見た斜視図）に示すように、分級管８の上部円弧部１８Ａを分級室６内に突設した形態とし、この上部円弧部１８Ａを流入防止板として用いてもよい。さらに、分級管８の管端部８Ａをその流入口が分級室６内に配置するように設け、この突設した管端部８Ａを流入防止部材としてもよい。

次に、第２実施形態にかかる破砕分級装置を図４を参照して説明する。第１実施形態と同様の部材は同符号を付して説明を省略し、異なる部分を中心に説明する。

第２実施形態の破砕分級装置においては、上部ハウジング１の内周部に衝突体２２が設けられ、一方、回転ロータ１４の外周面には投射口１３を塞がないように複数の打撃子２３が取り付けられている。このような構成にすることにより、回転ロータ１４から遠心力により投射された被処理物は、衝突体２２に衝突して破砕される。さらに、衝突体２２に当たって回転ロータ１４側に跳ね返った破砕物は、回転ロータ１４に付設された打撃子２３によって打撃されて破砕される。このため、破砕効率に優れ、また被処理物を容易に細かく破砕することができる。このため、製砂装置として好適である。

また、下部ハウジング４の側壁には、第１実施形態と同様、分級管８が接続されているが、第２実施形態では分級管８の管端部は、下部ハウジング４側に向かって管軸が下方に傾斜した傾斜管端部８Ｂとされている。このため、上方から分級管８の流入口に直接飛び込んだ破砕物は、下流側に排出されず、傾斜管端部８Ｂにて自重で分級室６側に落下し、下部ハウジング４の排出口５から排出される。このため、分級管８の流入口付近に破砕物が堆積されないので、長時間運転しても微粉の吸引、排出が妨げられず、分級効率が低下し難い。

前記第２実施形態では、分級管８の接続部を傾斜管端部８Ｂとしたが、第１実施形態と同様、水平（回転軸心に垂直）状態で接続してもよく、一方第１実施形態において分級管８の管端接続部を傾斜状に形成してもよい。勿論、第２実施形態においても、分級管８の流入口近傍に流入防止板１８などの流入防止部材を併設してもよい。一方、第１実施形態においても、回転ロータ１４に打撃子２３を付設してもよく、これによって破砕効率を向上することができる。また、図５に示すように、第１、第２実施形態において、分級管８を下部ハウジング４の側壁に沿って湾曲状に形成してもよい。この場合、θ１は直線ｍと交点Ｐ１における管軸の接線とのなす角である。外気導入管９についても同様に湾曲状に形成してもよい。

また、第１、第２実施形態において、下部ハウジング４の下流側に適宜の分級装置を付設することにより、種々の粒度の破砕物を得ることができ、製砂装置として好適に利用することができる。分級装置としては、篩い分流や気流分流により分級する公知の装置、例えば特開２００１−２０５１９７号公報に記載された選別装置や特開２００２−２５４０３５号公報に記載された分流分級装置を利用することができる。

第１実施形態に係る破砕分級装置の要部縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 流入防止部材の一例を示す斜視図である。 第２実施形態に係る破砕分級装置の要部縦断面図である。 湾曲状の分級管の接続状態を示す要部断面図である。

符号の説明

１ 上部ハウジング
２ 供給口
４ 下部ハウジング
５ 排出口
８ 分級管
９ 外気導入管
１４ 回転ロータ
１８ 流入防止板

Claims (13)

1. 投射された被処理物を衝突により破砕すると共に得られた破砕物から微粉を分級排出する破砕分級装置であって、
   被処理物を供給する供給口が上部に設けられ、破砕物を排出する排出口が下部に設けられたハウジングと、
   前記ハウジング内の上部に回転自在に設置され、前記供給口から供給された被処理物を遠心力により投射し、衝突により破砕する回転ロータと、
   前記ハウジングの側壁に接続され、前記回転ロータの回転により前記ハウジング内に生じた旋回気流と共に微粉を排出する分級管を備え、
   前記分級管が接続された前記側壁の接続部内面と前記分級管の管軸との交点を通り、前記回転ロータの回転軸心に垂直な平面において、前記交点と前記回転軸心とを通る直線が前記交点における前記分級管の管軸となす角をθ１とするとき、このθ１が３０〜９０°に設定された破砕分級装置。
2. 前記θ１が６０〜９０°に設定された請求項１に記載した破砕分級装置。
3. 前記分級管が接続されたハウジングの側壁は、前記回転ロータの回転軸を中心軸とする円筒形に形成された請求項１又は２に記載した破砕分級装置。
4. 前記分級管の下流側に吸引装置が設けられた請求項１から３のいずれか１項に記載した破砕分級装置。
5. 前記ハウジングには、外気を前記ハウジング内に導入する、少なくとも一つの外気導入管が設けられた請求項１〜４のいずれか１項に記載した破砕分級装置。
6. 前記外気導入管は前記ハウジングの側壁に接続され、前記外気導入管が接続された前記側壁の接続部内面と前記外気導入管の管軸との交点を通り、前記回転ロータの回転軸心に垂直な平面において、前記交点と前記回転軸心とを通る直線が前記交点における前記外気導入管の管軸となす角をθ２とするとき、このθ２が３０〜９０°に設定された請求項５に記載した破砕分級装置。
7. 前記θ２が６０〜９０°に設定された請求項６に記載した破砕分級装置。
8. 前記外気導入管の上流側に送風装置が設けられた請求項５から７のいずれか１項に記載した破砕分級装置。
9. 前記ハウジング内の旋回気流の流速を制御する流速制御手段が設けられた請求項１から８のいずれか１項に記載した破砕分級装置。
10. 前記分級管の流入口に旋回気流によって移送されなかった破砕物が上方から流入するのを防止する流入防止部材が前記ハウジング内に設けられた請求項１から９のいずれか１項に記載した破砕分級装置。
11. 前記回転ロータから投射されて跳ね返ってきた被処理物あるいは破砕物を打撃して破砕する打撃部材が前記回転ロータに設けられた請求項１から１０のいずれか１項に記載した破砕分級装置。
12. 前記ハウジングの排出口から排出された破砕物をさらに分級する分級装置が設けられた請求項１１に記載した破砕分級装置。
13. 原石などの被処理物を破砕して砂や砂利を製造する製砂装置であって、請求項１１又は１２に記載した破砕分級装置を備えた製砂装置。

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