JP2006007009A - ２軸ロール破砕機 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロールサイズやロール間隙が同等であっても、より厚さの大きな被破砕物を容易に破砕処理することができる２軸ロール破砕機を提供する
【解決手段】 ロール本体１Ａ，２Ａの外周面に周方向に破砕歯７Ａ，７Ｂが設けられた第１、第２ロール１，２を備える。前記第１、第２ロール１，２は各々回転自在に支持され、平行に配置され、ロール本体１Ａ，２Ａの間隙Ｓに向けて互いに反対方向に回転させることにより、ロール１，２の上に投入された被破砕物を破砕する。第１ロール１と第２ロール２は、各ロールの破砕歯７Ａの先端部軌跡の鉛直方向の最高高さが高低差を有するように設置される。前記第１ロールと第２ロールとは、ロールの軸心を通る直線と水平線とのなす角θが５°〜２５°となるように設置することが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンクリートやアスファルトなどの廃材を破砕して、路盤材等を製造するための２軸ロール破砕機に関する。

近年、産業廃棄物の埋め立て処分が抑制され、また廃棄物の有効利用の観点から、産業破棄物を再利用することが望まれている。コンクリートやアスファルトなどの廃材についても同様であり、これらの不揃いの被処理物は適宜サイズに破砕されて路盤材等として再利用される。

前記被処理物を破砕するに際して、構造が比較的簡単で、頑丈な構造の２軸ロール破砕機が利用される。この種の２軸ロール破砕機として、例えば特開平５−３０９２８２号公報（特許文献１）や特開２００１−３３４１５６号公報（特許文献２）には、図５に示すように、ロール本体２１Ａ，２２Ａの外周面に周方向に大破砕歯２３、小破砕歯２４が設けられた一対のロール２１，２２を備え、前記ロール２１，２２は機枠５４内で回転自在に支持され、水平方向に平行に配置されたものがある。前記ロール２１，２２をロール本体２１Ａ，２２Ａの間隙（ロール間隙）Ｓに向けて互いに反対方向に回転させることにより、前記機枠５４に設けられたホッパ５５からロール２１，２２の上に投入された被破砕物Ｍ０（厚さ：ｈ０）は破砕され、前記ロール間隙Ｓから排出される。下方へ排出された破砕物は、コンベア等によって破砕機外へと搬出される。図において、Ｄ１はロール本体２１Ａ，２２Ａの直径、Ｒ１はロール２１，２２の破砕歯（大破砕歯）の先端部軌跡の半径を示す。
なお、本願発明とは破砕対象が異なるが、都市ごみなどの焼却物の破砕機では、特開２００１−３３４１５６号公報（特許文献３）に記載されているように、焼却物を焼却し易いように小塊化するため、焼却物の落下経路の下方に大径のメインカッターと小径のサブカッターとを正逆回転自在に水平方向に併設した焼却物破砕用２軸破砕機がある。

特開平５−３０９２８２号公報 特開２００１−３３４１５６号公報 特開２００１−３３４１５６号公報

コンクリートやアスファルトなどの被破砕物が破砕されるためには、被破砕物が破砕歯によって相手ロールのロール本体に押し付けられなければならず、ロール本体の外径やロール間隙、破砕歯の高さなどによって押し付け可能な被破砕物の厚さが定まる。破砕物の厚さがあまり大きいと、ロールの上部において被破砕物と破砕歯との間にすべりが生じて、被破砕物がロール間隙周辺の破砕空間にブリッジを発生させ、ロール間隙側に送り込まれないようになる。このため、従来、被処理物を破砕機に投入する前に、適宜サイズに小割りする処理が行われる場合が多く、再生処理のコスト高を招来している。

もっとも、ロールのサイズを大きくすれば、それに応じて破砕処理が可能な被処理物のサイズも大きくすることができるが、破砕機全体が大きくなり設備コスト高を招来する。また、ロール間隙を大きくすることで、処理可能な被処理物の厚さも大きくすることができるが、破砕物の大きさはロール間隙に比例して大きくなり、適正サイズの破砕物が得られないようになる。なお、前記特許文献３の焼却物用の破砕機は、処理対象が異なるため、破砕手段たるカッター取り付けロールの構造、ロール駆動条件等が全く異なるものである。
本発明は、かかる問題に鑑みなされたものであり、ロールサイズやロール間隙が同等であっても、より厚さの大きな被破砕物を容易に破砕処理することができる２軸ロール破砕機を提供することを目的とする。

本発明の２軸ロール破砕機は、ロール本体の外周面に周方向に破砕歯が設けられた一対のロールを備え、前記一対のロールは各々回転自在に支持され、平行に配置され、前記一対のロールをロール本体の間隙に向けて互いに反対方向に回転させることにより前記一対のロールの上に投入された被破砕物を破砕する２軸ロール破砕機であって、一方のロールと他方のロールは、各ロールの破砕歯の先端部軌跡の鉛直方向の最高高さが高低差を有するように設置されている。
本発明の破砕機によると、破砕歯の先端部軌跡の鉛直方向の最高高さが高い方の上側ロールは、被破砕物をロール間に噛み込む際に被破砕物を押さえ込むように動作し、従来のように破砕歯の先端部軌跡が同径のロールを水平に並設する場合に比して、ロール本体径、ロール間隙が同等であっても噛み込み可能な被破砕物の厚さを拡大することができる。また、ロールに高低差を設けることで、重力および上側のロールの回転押し込み作用により、被破砕物がロール間隙に向けて強力に押し込まれるため、ロール間隙周辺で滞留やブリッジが形成され難くなり、ロール間隙に向けて被破砕物が円滑に送り込まれるため、破砕効率を向上させることができる。

上記２軸ロール破砕機において、一方のロールと他方のロールは、各ロール本体が鉛直方向に高低差を有するように設置することが好ましい。このようにロール本体を設置することにより、共通の破砕歯を用いて、容易にロールに高低差を設けることができる。

また、前記破砕機において、前記一方のロールと他方のロールの軸心を通る直線が水平線となす角θを５°〜２５°とすることが好ましい。５°未満ではロールに噛み込み可能な被破砕物のサイズ拡大効果が小さく、一方２５°を超えると破砕された破砕物が下側のロールの外側に落下し易くなり、このため下側ロールと機枠との間で破砕物が滞留し、破砕物の排出効率が低下すると共に機枠内面の摩耗が著しくなる。

また、前記破砕機において、下側ロールのロール本体を上側ロールのロール本体よりも小径とすることが好ましい。これによって、上側ロールの破砕歯の先端部軌跡と下側ロールの破砕歯の先端部軌跡の鉛直方向の最高高さの高低差をさらに大きくすることができ、より厚さの大きな被破砕物の噛み込み、破砕が可能になる。

さらに、被破砕物の破砕処理時に、一方のロール本体の周速と他方のロール本体の周速とが周速差を持つようにロールを回転駆動することが好ましい。一対のロールの上部にて破砕歯によって噛み込まれた被破砕物は、ロールの回転により破砕されながら互いのロール間隙側に誘導され、対向するロール本体の表面に押し付けられて主として圧縮作用により破砕が進行する。この際、ロール本体に周速差を設けておくことで、破砕作用として圧縮作用に加え、せん断作用を付加することができ、せん断要素の強い破砕作用を被破砕物に付与することができるため、破砕効率を向上させると共に細粒分の多い破砕物を容易に得ることができる。

本発明の２軸ロール破砕機によれば、一方のロールと他方のロールは、各ロールの破砕歯の先端部軌跡の最高高さが高低差を有するように設置されているので、破砕歯の先端部軌跡が同径のロールを水平に並設する場合に比して、ロール径、ロール間隙、設置面積が同等であっても、噛み込み可能な被破砕物の厚さサイズを拡大することができ、また重力および上側のロールの回転押し込み作用により、ロール間隙周辺に滞留やブリッジが形成され難くなり、ロール間隙に向けて被破砕物を円滑に送り込むことができるため、破砕効率を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の２軸ロール破砕機の実施形態について説明する。
図１は第１実施形態に係る２軸ロール破砕機の構成を示す断面側面図であり、回転軸１Ｂ，２Ｂを有する同径のロール本体１Ａ，２Ａに破砕歯が周方向に設けたれた一対の第１ロール１および第２ロール２を備えている。前記第１ロール１、第２ロール２は、機枠４内に収容され、機枠４の上部には被破砕物Ｍ１を投入するためのホッパ５が付設されている。前記各ロール１，２の回転軸１Ｂ，２Ｂは、図示省略したモータ、減速機からスプロケットやチェーンなどの回転駆動伝達手段を介して正逆方向に回転駆動される。被破砕物を破砕する際には、ロール間隙Ｓ側に互いに反対方向に回転駆動される。

前記破砕歯は、高さの高い大破砕歯７Ａと低い小破砕歯７Ｂとを有し、前記大破砕歯７Ａと小破砕歯７Ｂとがロール本体１Ａ，２Ａの周方向に交互に配置されて破砕歯列を構成している。前記破砕歯列は各ロール本体１Ａ，２Ａに軸方向に複数列設けられており、第１ロール１の破砕歯列の間に第２ロール２の破砕歯列が位置するように各ロール本体１Ａ，２Ａに配置される。前記大破砕歯７Ａは、主に大形の被破砕物を小形に一次破砕する役目を有し、前記小破砕歯７Ｂは、主に一次破砕された被破砕物を相手側のロール本体の周面に押し付けてより小さく圧縮破壊する役目を有する。

前記第１ロール１と第２ロール２とは、ロール回転時における大破砕歯７Ａの先端部の軌跡が一部重なり合うように平行に配置されており、前記第１ロール１（ロール本体１Ａ）と第２ロール２（ロール本体２Ａ）とは、その軸心位置が鉛直方向に間隔Ｈを置いて配置され、高低差が設けられている。この実施形態では、第１ロール１および第２ロール２のロール本体１Ａ，２Ａの外径Ｄ１、大破砕歯７Ａの高さが同じなので、第１ロール１、第２ロール２の大破砕歯７Ａの先端部軌跡（半径：Ｒ１）の鉛直方向の最高高さは前記高低差Ｈと同じだけの高低差ΔＨ（ΔＨ＝Ｈ）が生じる。

このため、従来のように第１ロール１、第２ロール２を水平に並設する場合に比して、ロール本体の外径および大破砕歯の高さ（すなわち、大破砕歯の先端部軌跡の径）、ロール間隙Ｓが同じ条件でも、図１に示すように、噛み込み可能な被破砕物Ｍ１の厚さｈ１が大きくなる。また、重力および第１ロール１の回転による押し込み作用の強化により、ロール間隙Ｓおよびその周辺領域（破砕空間）に滞留やブリッジが形成され難くなり、ロール間隙Ｓに向けて被破砕物を円滑に送り込むことができる。しかも、被破砕物の厚さが拡大したにも拘わらず、機枠４の幅は水平方向に並設する場合に比して小さくすることができる。

前記第１ロール１と第２ロール２の高低差については、第１ロール１の軸心と第２ロール２の軸心とを通る直線が水平線となす角をθとするとき、θが５°〜２５°程度、好ましくは１０°〜２０°程度となるように第１、第２ロール１，２を設置することが好ましい。５°未満では被破砕物の厚さ拡大効果が小さく、一方２５°を超えると、図２（図はθ＝３０°の場合）に示すように、第１ロール１の大破砕歯７Ａの回転方向側縁と第２ロール２の大破砕歯７Ａの回転方向側縁が共にθと垂直になる場合に形成される破砕領域（図中粗斜線部）において、第２ロール２の軸心を通る鉛直線と第２ロール２の大破砕歯７Ａの回転方向側縁により形成される外側領域（密斜線部）Ｐが大きくなる。この外側領域の被破砕物部分は破砕された後、第２ロール２の不適切な外側方向に落下する。このため、第２ロール２と機枠４との間で破砕物が滞留し易くなり、また機枠４の側壁内面に摩耗が生じ易くなる。一方、２５°以下では図３（図はθ＝１７°の場合）に示すように、前記外側領域はほとんど無くなり、破砕物はロール間隙Ｓ側に適切に排出されるようになる。

また、第１ロール１と第２ロール２とは、ロール本体１Ａ，２Ａの周速に差を設けるように回転駆動することが好ましい。周速差を設けることにより、被破砕物を破砕する際、圧縮作用の他、せん断作用を付与することができ、破砕効率を向上させ、また小さく破砕することができる。周速差は、（第１ロール本体１Ａの周速）／（第２ロール本体２Ａの周速）の比で１．０超〜１．３程度とするのがよい。すなわち、軸心位置が上方に位置する第１ロール１のロール本体１Ａの周速を下方に位置する第２ロール２のロール本体２Ａよりも速くするのがよい。このとき、周速比が大きすぎると、被破砕物とロール本体との間に大きな滑りが生じて、ロール本体の外周面の摩耗が著しくなる。なお、第１ロール１、第２ロール２の回転数は通常２．５〜５ｒｐｍ程度とされる。

図４は本発明の第２実施形態にかかる２軸破砕機を示しており、第２実施形態は第１実施形態に比して、第２ロール２のロール本体２Ａの外径Ｄ１が第１ロール１１のロール本体１１Ａの外径Ｄ２よりも小さく形成されている。本実施形態における第２ロール２は、前記第１実施形態と同様サイズとしたので同符号を付している。また、他の構成についても同様のものは同符号を付して説明を省略する。

この実施形態においては、図４に示すように、第１ロール１１と第２ロール２とは設置位置に鉛直方向の高低差Ｈが設けられているほか、第２ロール２のロール本体２Ａの外径Ｄ１が第１ロール１１のロール本体１１Ａの外径Ｄ２よりも小さい。大破砕歯７Ａの高さは第１ロール１１、第２ロール２とも同じであるので、第１ロール１１と第２ロール２との大破砕歯７Ａの先端部軌跡の鉛直方向の最高高さにおける高低差ΔＨはΔＨ＝Ｈ＋（Ｄ２−Ｄ１）／２となり、機枠４の幅をほとんど拡大することなく、より大きな厚さｈ２のある被破砕物Ｍ２を破砕処理することができる。この場合においても、前記第１実施形態と同様、θは５°〜２５°、好ましくは１０°〜２０°とするのがよい。また、第１ロール１１のロール本体１１Ａの周速は第２ロール２のロール本体２Ａの周速よりも１．０超〜１．３倍程度速くするのがよい。すなわち、軸心位置が上方に位置する第１ロール１１のロール本体１１Ａの周速を下方に位置する第２ロール２のロール本体２Ａよりも速くするのがよい。

上記第１、第２実施形態では、第１ロール、第２ロールは同じ構成の破砕歯とを用いた。これにより、予備として保管する破砕歯の種類、個数を減らすことができる。勿論、第１ロールと第２ロールとの破砕歯を別の構成としてもよい。例えば、第１実施形態において、第１ロール１の大破砕歯７Ａの高さを高くすることにより、あるいは第２ロール２の大破砕歯の高さ７Ａを低くすることにより、第１ロール１と第２ロール２との大破砕歯の先端部軌跡の最高高さにおける高低差をより大きくすることができ、被破砕物のサイズを拡大することができる。また、破砕歯の構成についても上記実施形態に限られるものではなく、例えば大破砕歯のみで構成してもよい。

第１実施形態に係る２軸ロール破砕機の要部断面説明図である。 第１ロールと第２ロールとの高低差が不適正な場合における破砕領域を示す断面説明図である。 第１ロールと第２ロールとの高低差が適正な場合における破砕領域を示す断面説明図である。 第２実施形態に係る２軸ロール破砕機の要部断面説明図である。 従来の２軸ロール破砕機の要部断面説明図である。

符号の説明

１，１１ 第１ロール
１Ａ，１１Ａ 第１ロールのロール本体
２ 第２ロール
２Ａ 第２ロールのロール本体
７Ａ 大破砕歯（７Ｂと共に破砕歯）
７Ｂ 小破砕歯（７Ａと共に破砕歯）

Claims (5)

1. ロール本体の外周面に周方向に破砕歯が設けられた一対のロールを備え、前記一対のロールは各々回転自在に支持され、平行に配置され、前記一対のロールをロール本体の間隙に向けて互いに反対方向に回転させることにより前記一対のロールの上に投入された被破砕物を破砕する２軸ロール破砕機であって、
   一方のロールと他方のロールは、各ロールの破砕歯の先端部軌跡の鉛直方向の最高高さが高低差を有するように設置されている、２軸ロール破砕機。
2. 一方のロールと他方のロールは、各ロール本体が鉛直方向に高低差を有するように設置された請求項１に記載した２軸ロール破砕機。
3. 前記一方のロールと他方のロールとの軸心を通る直線が水平線となす角θが５°〜２５°である請求項１又は２に記載した２軸ロール破砕機。
4. 下側のロールのロール本体が上側のロールのロール本体よりも小径である請求項１から３のいずれか１項に記載した２軸ロール破砕機。
5. 前記一方のロール本体と他方のロール本体とは、被破砕物の破砕時に周速差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２軸ロール破砕機。
   

Images