JP2006007278A - 固化鋳物砂の破砕再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 効率よく短時間で再生することができるうえにランニングコストが低減でき、鋳物砂の摩耗が生じない固化鋳物砂の破砕再生装置である。
【解決手段】 内部に投入された固化鋳物砂類を断続的に流動させる三角形以上の多角形回転ドラム３の胴部内面に、固化鋳物砂を破砕する多数の破砕用突起部材６と固化鋳物砂を破砕できる落下速度を得る高さまで掬い上げたうえ落下させる複数の掬い板７とを設けるとともに多角形回転ドラム３の胴部に、破砕されて所定粒径となった再生鋳物砂を排出する多数のスリット８を形成したものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は鋳造に用いた中子等の固化鋳物砂を破砕して再生する固化鋳物砂の破砕再生装置に関するものである。

従来、粘結剤を混ぜて成形固化させた中子は、中空製品等を鋳造する際に鋳型内にセットされる。そして鋳造後、鋳造成形品内の中子に衝撃を加えて破砕して鋳造成形品内から排出する。このようにして排出された固化鋳物砂類は今までは廃棄処分されるのが一般的であった。しかし近年廃棄物は社会的な問題となることから、再利用するために排出された塊状の鋳物砂や削り落とされたバリ等を加振される揺動体に投入し、バリ等の異物と鋳物砂を分離するとともに、サンドブラストにより塊状の鋳物砂をさらに細かく破砕崩壊して鋳物砂を分離するものがある（例えば、特許文献１）。またセラミックボールと自硬性鋳物砂ガラとを投入した容器を振動させることによりセラミックボールと自硬性鋳物砂ガラとを衝突、摺り合せを行って自硬性鋳物砂ガラを砂状に粉砕し、粉砕された鋳物砂を金網から排出させて回収を行うものがある（例えば、特許文献２）。

しかしこれらの装置では加振機やサンドブラストあるいは振動機やセラミックボールが必要となり構造が複雑となるうえにランニングコストが上昇するという問題があり、また鋳物砂を磨り潰すという問題があった。
特開平５−１５９４１号公報 特開２００３−３０５５３５号公報

解決しようとする問題点は、短時間で所定粒径の鋳物砂を得ることができるうえにランニングコストを削減でき、且つ鋳物砂の摩耗が生じないことである。

本発明は、内部に投入された固化鋳物砂類を断続的に流動させる三角形以上の多角形回転ドラムの胴部内面に、固化鋳物砂を破砕する多数の破砕用突起部材と固化鋳物砂を破砕できる落下速度を得る高さまで掬い上げたうえ落下させる複数の掬い板とを設けるとともに多角形回転ドラムの胴部に、破砕されて所定粒径となった再生鋳物砂を排出する多数のスリットを形成した固化鋳物砂の破砕再生装置を請求項１に記載の発明とし、請求項１の発明において、破砕用突起部材が隆条または隆条とボルト頭部との組合せからなる固化鋳物砂の破砕再生装置を請求項２の発明とし、請求項２の発明において、隆条の上縁を鋸歯状とした固化鋳物砂の破砕再生装置を請求項３の発明とし、請求項１から３の発明において、スリットにスリット幅調整機構を設けた固化鋳物砂の破砕再生装置を請求項４の発明とし、請求項１から４の発明において、掬い板の張出量を多角形回転ドラムの回転数または固化鋳物砂類の投入量または回転数と投入量に応じて変える固化鋳物砂の破砕再生装置を請求項５の発明とするものである。

本発明は内部に投入された固化鋳物砂類を断続的に流動させる三角形以上の多角形回転ドラムの胴部内面に、固化鋳物砂を破砕する多数の破砕用突起部材と固化鋳物砂を破砕できる落下速度を得る高さまで掬い上げたうえ落下させる複数の掬い板とを設けるとともに多角形回転ドラムの胴部に、破砕されて所定粒径となった再生鋳物砂を排出する多数のスリットを形成したものとすることにより、固化鋳物砂は断続的な流動と断続的な落下運動を起こして角部が形成された破砕用突起部材への衝突を繰り返すので効果的に固化鋳物砂を破砕でき、短時間で規定粒径の鋳物砂を篩い分けることができる。しかも断続的な運動のため鋳物砂が磨り潰されることがない。
請求項２のように、破砕用突起部材が隆条または隆条とボルト頭部との組合せからなるものとすることにより、簡単な構造で安価に多角形回転ドラムの胴部に多数の角部が形成することができる。
請求項３のように、隆条の上縁を鋸歯状としたことにより、隆条の数を増やすことなく角部を増すことができるので効果的、且つ安価に固化鋳物砂を破砕できるものとなる。
請求項４のように、スリットにスリット幅調整機構を設けたことにより、多角形回転ドラムを交換することなく所要の粒径の鋳物砂に篩い分けることができるうえに、長期間使用によるスリットの摩耗により隙間が広がっても規定のスリットに簡単に修正することができる。
請求項５のように、掬い板の張出量を多角形回転ドラムの回転数または固化鋳物砂類の投入量または回転数と投入量に応じて変えることにより、固化鋳物砂に最適な落下エネルギーが加えられることとなり、固化鋳物品が必要以上に細かく破砕されることがない。

以下、本発明の好ましい実施の形態を図に基づいて詳細に説明する。
図１、２中１は装置本体であり、該装置本体１はベース２と、該ベース２上に回転自在に支持される三角形以上の多角形回転ドラム３と、該多角形回転ドラム３より篩い分けられて落下排出される再生鋳物砂を受けるシュート４と、前記多角形回転ドラム３を回転駆動させる駆動機構５とよりなる。

前記多角形回転ドラム３は八角形の胴部を有して一側面に先すぼみ状の固化鋳物砂類の投入開口３ａが形成されている。また多角形回転ドラム３の胴部内面には固化鋳物砂類の流動により固化鋳物砂にせん断力を加える多数の破砕用突起部材６が設けられている。該破砕用突起部材６は多角形回転ドラム３の内周面に形成されたリブ等の隆条６ａや取付ボルト等からなるものとしている。隆条６ａは１６条形成されている。また隆条６ａの上縁は直線状でもよいが、図４に示されるような鋸歯状とすれば角部が増すため固化鋳物砂の破砕効果は一層向上する。また隆条６ａは回転方向と直交する方向に配設するものとしているが、回転方向に配設しても格子状に配設するものとしてもよいことは勿論である。さらに上縁を鋸歯状とした隆条６ａと上縁を直線状とした隆条６ａを交互に配設したり、ランダムに配設することにより固化鋳物砂を破砕する度合いを変えて目的とする鋳物砂の粒径に対応できるものとしている。

また多角形回転ドラム３の内面には１８０度間隔で２枚の掬い板７が設けられている。該掬い板７は固化鋳物砂類を多角形回転ドラム３の頂部付近まで掬い上げて破砕用突起部材６上に落下させるものであり、破砕用突起部材６の角部等に固化鋳物砂が衝突して固化鋳物砂は破砕されることとなる。また掬い板７は２枚としているが、多角形回転ドラム３の直径に応じて枚数を変更するものとしている。これは例えば、多角形回転ドラム３が２倍の直径を有するものであれば多角形回転ドラム３の頂部まで固化鋳物砂を掬い上げなくとも、約１／２の高さで固化鋳物砂を破砕できるだけの落下速度を得られる高さとすることができるので、掬い板７を４枚とすることができる。さらに掬い板の張出量は多角形回転ドラムの回転数や固化鋳物砂類の投入量、あるいは回転数と投入量に応じて変えるものとし、固化鋳物砂に最適な落下エネルギーが加えられるようにして固化鋳物砂が必要以上に細かく破砕されることがないようにしている。これはあまり多くの固化鋳物砂類を掬い上げると重みで締まりすぎて固化鋳物砂類の一部が掬い板７から落下せずに残ることがある。また多角形回転ドラム３の回転速度によって生じる遠心力により固化鋳物砂類が落下し難くなるためである。好ましい実施の形態では１５０ｍｍから２００ｍｍの範囲で張出量を異ならせた掬い板７を用いるものとしている。

８は多角形回転ドラム３の胴部壁に形成される１６本のスリットであり、該スリット８は図３に示されるように、１ｍｍの間隙としているが再生する鋳物砂の粒径に応じて変更するものとしている。また図２、５、６、７に示されるようにスリット８は多角形回転ドラム３の回転方向と直交する方向に形成されている。これは回転方向と同方向に形成するとスリット８の幅より若干大きな鋳物砂はスリット８に嵌り込むとスリット８に沿って移動しスリット８から抜け出にくくなり目詰まりを発生させる恐れがあるが、回転方向と直交させたものとすることにより、スリット８の幅より若干大きな鋳物砂がスリット８に嵌り込んでも固化鋳物砂類の流動により押し出されて除去されるからである。

１０はスリット８の幅調整機構であり、該幅調整機構１０は図８に示されるように、多角形回転ドラム３の胴部壁にスリット８より大きな長孔１２を透設しておき、該長孔１２上にスリット８が形成されるだけの隙間を開けてスライド自在な遮蔽板１１を配置させてボルト止めしたものと、図９に示されるように、長孔１２内に介入されてスリット８を形成する差込み片１１ａが形成される略鉤形のスライド自在な遮蔽板１１を配置させてボルト止めしてスリット８を形成するものとがある。長孔１２内に差込み片１１ａが介入される略鉤形の遮蔽板１１を用いることにより、板状の遮蔽板１１では使用により短期間で下側角部が磨耗して、スリット８の隙間が拡大されて所定粒径の鋳物砂を篩い分けられなくなるが、差込片１１ａは板状であるため長期間にわたってスリット８の隙間が拡大されることがない。また幅調整機構１０の遮蔽板１１を止めるボルト頭部や遮蔽板１１等の角部は前記した破砕用突起部材６として働くこととなる。

前記多角形回転ドラム３の駆動機構５は多角形回転ドラム３の他側面に回転中心と一致させて取り付けられた回転軸５ａと、回転軸５ａをチェーン伝達機構を介して回転させる減速機付きモータ５ｂと、多角形回転ドラム３の下面を受ける４個の従動ローラ５ｃとからなるものである。１５は回転軸５ａの軸受けである。

このように構成されたものは、投入開口３ａより固化鋳物砂や金属片等が混入した固化鋳物砂類を投入したうえ、駆動機構５の減速機付きモータ５ｂを駆動すれば、多角形回転ドラム３は回転軸５ａにより回転されることとなる。駆動機構５により多角形回転ドラム３が回転することにより、固化鋳物砂類は八角形の胴部内面に倣って断続的に流動することとなる。この断続的な流動時、砕用突起部材６の直線状あるいは鋸歯状の隆条６ａにより固化鋳物砂にせん断力が加えられて破砕が行われることとなる。

同時に多角形回転ドラム３の回転にともない掬い板７により掬い上げられた固化鋳物砂類は図６に示されるように、多角形回転ドラム３の頂部まで掬い上げられたうえ多角形回転ドラム３の底部に落下することとなる。多角形回転ドラム３の頂部まで掬い上げられた固化鋳物砂は破砕されるに充分な落下速度を得て破砕用突起部材６が設けられている底部に衝突するので、この衝突の衝撃で固化鋳物砂は破砕されることとなる。

このようにして多角形回転ドラム３を回転させることにより固化鋳物砂はより細かく破砕されてゆき、約１ｍｍの粒径となると多角形回転ドラム３に形成された１ｍｍ幅のスリット８より排出されることとなる。排出された１ｍｍ粒径の鋳物砂は再生鋳物砂としてシュート４に受けられて排出されてゆくことなる。このようにして篩い分けが完了した後、残渣は多角形回転ドラム３の図示しない蓋を開放して排出することとなる。また篩い分ける鋳物砂の粒径を変える場合は、図８、９に示されるような、幅調整機構１０のボルトを緩めてスライド自在な遮蔽板１１をスライドさせてスリット８の間隙を調整すればよいものである。

長さ１５０〜２００ｍｍの２枚の掬い板７を設けるとともに１ｍｍのスリット８を形成した外形が八角形で直径１０００ｍｍ、長さ１０００ｍｍの多角形回転ドラム３に固化鋳物砂や金属片が混入された固化鋳物砂類１００ｋｇを投入し、多角形回転ドラム３を回転数１０ｒｐｍで回転させたところ、表１及び図１０のグラフで示されるような結果が得られた。即ち９〜１０分間稼動することにより粒径１ｍｍの鋳物砂が９７％篩い出されることとなるが、表１に示されるように約５分で鋳物砂の約８０％が篩い出されて飽和状態に達するので、その後４〜５分の時間をかけて篩いを行っても効果的な篩いが行われないので、５分間程で篩いを完了させて新たな固化鋳物砂類を追加投入したり、多角形回転ドラム３内の固化鋳物砂類を入れ替えたりして篩いを行うことが最も効率が高く、大量の鋳物砂を短時間で処理できることとなる。

本発明の好ましい実施の形態を示す一部切欠側面図である。 本発明の好ましい実施の形態を示す一部切欠正面図である。 本発明の好ましい実施の形態に用いられる多角形回転ドラムに形成されるスリットを示す拡大断面図である。 本発明の好ましい実施の形態に用いられる鋸歯状の上縁を有する隆条よりなる破砕用突起部材を示す正面図である。 本発明の好ましい実施の形態における多角形回転ドラムの最初の回転状態を示す一部切欠正面図である。 本発明の好ましい実施の形態における多角形回転ドラムが４５度回転した状態を示す一部切欠正面図である。 本発明の好ましい実施の形態における多角形回転ドラムが１１０度回転した状態を示す一部切欠正面図である。 本発明の好ましい実施の形態におけるスリット幅の調整機構を示す拡大断面図である。 本発明の好ましい実施の形態におけるスリット幅の調整機構の他の例を示す拡大断面図である。 本発明の好ましい実施の形態における篩い量と時間の関係を示すグラフである。

符号の説明

３ 多角形回転ドラム
６ 破砕用突起部材
6a 隆条
７ 掬い板
８ スリット
10 幅調整機構

Claims (5)

1. 内部に投入された固化鋳物砂類を断続的に流動させる三角形以上の多角形回転ドラムの胴部内面に、固化鋳物砂を破砕する多数の破砕用突起部材と固化鋳物砂を破砕できる落下速度を得る高さまで掬い上げたうえ落下させる複数の掬い板とを設けるとともに多角形回転ドラムの胴部に、破砕されて所定粒径となった再生鋳物砂を排出する多数のスリットを形成したことを特徴とする固化鋳物砂の破砕再生装置。
2. 破砕用突起部材が隆条または隆条とボルト頭部との組合せからなることを特徴とする請求項１に記載の固化鋳物砂の破砕再生装置。
3. 隆条の上縁を鋸歯状としたことを特徴とする請求項２に記載の固化鋳物砂の破砕再生装置。
4. スリットにスリット幅調整機構を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の固化鋳物砂の破砕再生装置。
5. 掬い板の張出量を多角形回転ドラムの回転数または固化鋳物砂類の投入量または回転数と投入量に応じて変えることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の固化鋳物砂の破砕再生装置。

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