JP2006088071A - ロータリークラッシャー - Google Patents

Abstract

【課題】 破砕性能とロータ部品の交換性を改善したロータリークラッシャーを提供すること。
【解決手段】 ロータ２０が断面多角形を呈する回転軸２１と、回転軸２１に嵌合させて着脱自在に取り付けた複数の破砕円盤２２，２３と、各破砕円盤２２，２３間を連結する複数の連結用ボルト２７とにより構成する。
【選択図】 図２

Description

本発明は骨材や各種産業廃棄物等を破砕するロータリークラッシャーに関するものである。

泥水シールド工法に適したロータリークラッシャーが特許文献１により公知で有る。
このロータリークラッシャーは、破砕室内の下部に水平に配置したロータと、ロータに対向して設けた櫛歯状の固定刃とからなる。
ロータは破砕室内で一方向に向けて偏心回転運動をする回転軸と、この回転軸の外周に軸方向に沿って交互に配置した破砕円盤および放射状に配列した複数の破砕ビットで構成する。各破砕ビットは回転軸の中心方向に向けて螺着した複数のボルトにより固定している。
そして、ロータの破砕ビットと固定刃との間で破砕室内に投入した転石等の被破砕物を破砕する構造になっている。
特開平１０−１６５８３０号公報

上記したロータリークラッシャーにはつぎのような問題点がある。
（１）破砕ビットを固定するボルトの頭部が破砕室内に露出するため、ボルト頭部が摩耗し易い。ボルト頭部が摩耗すると、ボルトの取り外しが困難となり、摩耗や破損した破砕ビットの交換作業に多くの時間と労力を要する。
（２）ロータの偏心回転運動は骨材を噛み込んで破砕することに役立つ反面、固定刃の設置位置の反対側にロータの偏心回転運動を許容するための空間が生じる。 破砕室内の骨材がこの許容空間を通じて落下するため、骨材の破砕粒度にバラツキがでる。
（３）材料投入口を通じて破砕室内に投入される被破砕物は、ロータ全長に亘って均等に落下するわけではなく、ロータの一部の範囲に限られる。
そのため、ロータ全体で破砕する場合と比べて破砕効率が低くなるうえに、落下範囲に位置する一部の回転円盤と固定ビットの摩耗が他の範囲と比べて激しく、ロータの交換寿命が短いという問題がある。

本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、破砕性能とロータ部品の交換性を改善したロータリークラッシャーを提供することを目的とする。

本願の第１発明は、破砕室内に回転可能に配置し、周面に複数の破砕ビットを形成したロータと、このロータへ向けて機体側に配置した固定ビットからなり、投入口を通じて投下した被破砕物をロータと固定ビット間で破砕するロータリークラッシャーであって、前記ロータが回転軸と、前記回転軸に嵌挿させて着脱自在に取り付けられ、外周に複数の破砕ビットを形成した複数の破砕円盤と、前記各破砕円盤間を、前記回転軸と平行に螺着して連結する複数の連結用ボルトとにより構成することを特徴とするものである。
本願の第２発明は、前記した第１発明において、複数の破砕ビットをロータの外周の一方向またはニ方向に向けて螺旋状に配列したことを特徴とするものてある。
本願の第３発明は、前記した第１または第２発明において、回転軸の断面形状と破砕円盤の中心の穴の形状が、回転力を伝達可能な多角形であることを特徴とするものである。
本願の第４発明は、前記した第１乃至第３発明の何れかにおいて、破砕円盤が相対的に径の異なる二つの破砕円盤よりなり、回転軸に前記相対的に径の異なる二つの破砕円盤を交互に配列して構成するロータの外周面に対して、相対的に突出長の異なる二つのビットを交互に配列して構成する固定ビットの先端を、所定の距離を隔てて凹と凸または凸と凹の組み合わせで対向させて配置したことを特徴とするものである。
本願の第５発明は、前記した第１乃至第４発明の何れかにおいて、破砕円盤が、中心に回転軸と嵌挿可能な穴を有する環状ホルダと、この環状ホルダの周縁に着脱可能に設ける複数の破砕ビットと、破砕ビットを環状ホルダに固定する固定用ボルトとよりなり、環状ホルダの側面の板面の貫通方向に連結用ボルトを螺着して破砕ビットを環状ホルダに着脱自在に取付けたことを特徴とするものである。
本願の第６発明は、前記した第５発明において、破砕円盤を構成する環状ホルダの側面に複数の連結用ボルトのボルト孔を等間隔に形成し、回転軸に対して破砕円盤の取付角度を変更可能に構成したことを特徴とするものである。
本願の第７発明は、前記した第５または第６発明において、破砕ビットに対し回転方向側の環状ホルダの周縁部を切除して被破砕物の取込空間を形成したこと特徴とするものである。

本発明はつぎのいずれかひとつの効果を奏する。
（１）従来のクラッシャーと比較して破砕性能と破砕効率を大幅に改善できると共に、ロータの全長を短くしてマシンのコンパクト化を実現できる。
（２）ロータは偏心回転せずに回転軸を中心とした回転をするだけであり、破砕室内の固定ビットを配置した反対側に、被破砕物の透過を許容する隙間の形成をなくした。
そのため、固定ビットとロータとの間で被破砕物を所定の大きさに破砕して均一粒度に破砕することができる。
（３）ロータの各破砕円盤間を連結するためのボルトや破砕ビットを固定するためのボルトを内蔵式に構成したので、これらのボルトが破砕室内で摩滅せずに済むと共に、破砕円盤の交換作業や破砕ビットの着脱作業を簡単で短時間に行うことができる。
（４）ロータの外周に螺旋状に配列した各破砕ビットの移送作用を利用して被破砕物をロータ全体で破砕できるので、破砕効率が格段に向上することに加えてビットの交換寿命も長くなる。さらに破砕効率の向上に伴い、ロータの全長を短くしてマシンのコンパクト化も実現できる。
（５）断面形状が多角形の回転軸に破砕円盤を嵌挿するだけで破砕円盤を簡易に組付けできるだけでなく、破砕時に回転軸と破砕円盤の嵌挿部に大きな衝撃力が加わるが、この衝撃力を嵌挿部の広い接触面で以って分散できるので、嵌挿部の衝撃負担を軽減できる。
（６）ロータの外周面に対して固定ビットの先端を凹と凸または凸と凹の組み合わせで対向させて配置することで、対向するビット間だけでなく隣り合うビットとの間でも破砕できるので、ロータと固定ビット間の破砕効率を改善できる。
（７）破砕円盤の取付角度を順次ずらして取り付けできるので、ロータ周面の破砕ビットを螺旋状に配列することが可能となる。
したがって、螺旋状に配列した各破砕ビットの移送作用を利用して被破砕物をロータ全体に行渡らせることが可能となって、破砕効率が格段に向上する。
（８）破砕円盤の周縁部に被破砕物の取込空間を形成したことにより、被破砕物の逃げを防止して固定ビットとの間で良好な破砕環境を確保できる。

以下図面を参照しながら本発明の一実施の形態について説明する。
（１）ロータリークラッシャーの概要
図１に本発明に係るロータリークラッシャーの中央断面図を示し、図２にその要部の拡大図を示す。
本発明に係るロータリークラッシャーは、破砕室１０内に回転自在に収容したロータ２０と、破砕室１０内でロータ２０へ向けて設置した固定ビット３０とにより構成する。
破砕室１０の上方には投入口１１を形成していて、破砕室１０内に骨材等の被破砕物を連続供給し得るようになっている。
本発明はロータ２０に改良を加えたものであり、ロータ２０は収容室１０の下部にほぼ水平に配置し、モータ１２の駆動を受けて一方向に回転するだけで、偏心回転はしない。
したがって、破砕室１０内の固定ビット３０を配置した反対側に偏心回転を許容する空間を形成する必要がなく、ロータ２０と機体との隙間は僅少でよい。
以下に主要な構成部材について詳述する。

（２）ロータ
図２，３に示すようにロータ２０は断面多角形を呈する回転軸２１と、回転軸２１に嵌合させて交互に配列した異径の大径破砕円盤２２と小径破砕円盤２３と、異径の破砕円盤２２，２３間を連結する複数の連結用ボルト２４により構成する。
尚、本発明の説明に際し、破砕円盤２２，２３の「大径」と「小径」とは、外径が相対的に大小の関係にあることを意味するものである。

回転軸２１は多数の破砕円盤２２，２３と嵌合して回転力を伝達する部材で、その断面形状は例示した十二角形に限定されず、十二角形以外の多角形であってもよい。
要は回転軸２１と破砕円盤２２，２３の嵌合部の形状は異径の破砕円盤２２，２３と嵌合して回転力を伝達可能であることと、回転軸２１に対する各破砕円盤２２，２３の取付角度（回転角度）を変更可能であればよく、その他に例えば軸方向に沿って断面矩形や断面山形の複数の突状を形成したスプライン形状やセレーション形状等を採用してもよい。

前述したように大径破砕円盤２２と小径破砕円盤２３は外径が異なるだけで基本的な構成はほぼ同じである。そのため、図４を基にその一方の大径破砕円盤２２について説明し、小径破砕円盤２３については図５に示すように大径破砕円盤２２と対応する箇所に同一の符号を付してその説明を省略する。

大径破砕円盤２２は、環状ホルダ２５と、環状ホルダ２５の周縁に着脱可能に設ける複数の破砕ビット２６と、破砕ビット２６を環状ホルダ２５に固定するための固定用ボルト２７よりなる。

環状ホルダ２５は中心に回転軸２１と嵌合可能な角形穴２５ａを有する環状体で、その外周部には等間隔に破砕ビット２６を嵌合して装着するための凹部２５ｂを形成していて、環状ホルダ２５の側面の貫通方向から固定用ボルト２７を螺着して複数の破砕ビット２６を交換可能に取着している。
固定用ボルト２７のボルト頭部は、突出しないように破砕ビット２６に穿設したボルト孔内に収容させる。

環状ホルダ２５の側面には複数のボルト孔２５ｃ，２５ｄを等間隔に形成していて、環状ホルダ２５の板面の貫通方向から連結用ボルト２４を螺着して、交互に配設した大径破砕円盤２２と小径破砕円盤２３の間を連結し得るようになっている。
連結用ボルト２４は、隣り合うふたつの破砕円盤２２，２３の環状ホルダ２５，２５を貫通して螺着できる長さを有する。

ボルト孔２５ｃは連結用ボルト２４を挿通するだけのめねじを形成していない貫通孔として形成しているが、他方のボルト孔２５ｄと同様にめねじを形成しておいても良い。
ボルト孔２５ｃ，２５ｄを等間隔に形成したのは、図３に示す如く各破砕ビット２６が回転軸２１に対して螺旋状に配列し得るように、各破砕円盤２２，２３の取付角度を順次変えて連結するためである。
連結用ボルト２４のボルト頭部は、突出しないように環状ホルダ２５のボルト孔２５ｃ内に収容させる。

このように破砕ビット２６を固定するための固定用ボルト２７と、各破砕円盤２２，２３間を連結するための連結用ボルト２４は、環状ホルダ２５の板面の貫通方向から螺着するようにした。
これは、ボルト止めにより破砕ビット２６および各破砕円盤２２，２３を着脱可能な構造とすることと、両ボルト２４，２７をロータ２０に内蔵させて破砕室内での摩耗や摩滅を回避するためである。

また大径破砕円盤２２の一側面には、環状ホルダ２５と破砕ビット２６の間に亘り連続してシール材取付用の環状溝２５ｅを形成していて、各破砕円盤２２，２３間の接合部間に高いシール性を確保し得るようになっている。

上述した大径破砕円盤２２は、周面に等間隔で設けた各破砕ビット２６の回転上流側の環状ホルダ２５の周縁部が切除してある。
環状ホルダ２５の周縁部を等間隔に切除したのは、各破砕ビット２６の前面（回転方向側）に被破砕物の取込空間を夫々形成するためである。
大径破砕円盤２２の周面に被破砕物の取込空間を形成することで、被破砕物の逃げを防止して取り込みが可能となる。

（３）固定ビット
図６に固定ビット３０の一例を示す。固定ビット３０は相対的に突出長の異なる長ビット３１と短ビット３２を交互に並設したビット群で、図２，３に示すようにロータ２０に接近し、各破砕円盤２２，２３へ向けて並列させて設置する。
一組の固定ビット３０を構成する長ビット３１と短ビット３２の配列数は、適宜選択する事項であり、図示した長ビット３１と短ビット３２を一組とする形態に限定されるものではなく、長ビット３１と短ビット３２が交互に配置してあればよい。

各固定ビット３０は独立した部材で、機体に取付用ボルト３３で以って固定するが、進退自在に取り付けて機体からの突出量を調整できるようにする。
本例では固定ビット３０の進退操作を送りボルト３４，３５により行う場合について示すが、公知の各種の進退機構が適用可能である。
固定ビット３０を進退自在に構成したのは、ビットの摩耗を補完して、固定ビット３０とロータ２０との対向距離を適正に修正するためである。

（４）破砕円盤と固定ビットの配置形態
図３を基に大径破砕円盤２２と小径破砕円盤２３とを交互に配列したロータ２０と、同じく長ビット３１と短ビット３２を交互に配列した固定ビット３０との配置形態について説明する。

ロータ２０の外周と固定ビット３０の先端の間は所定の間隔を隔てて配置すると共に、ロータ２０の外周面に対して固定ビット３０の先端が、凹と凸または凸と凹の組み合わせで対向するように配置する。
具体的に説明すると、ロータ２０側の大径破砕円盤２２に対して固定ビット３０側の短ビット３２が対向して位置し、またロータ２０側の小径破砕円盤２３に対して固定ビット３０側の長ビット３１が対向して位置するように配置することが肝要である。

このような配置形態を採用したのは、例えばロータ２０側の大径破砕円盤２２が、対向する固定ビット３０側の短ビット３２との間だけで被破砕物を破砕することに加えて、隣り合う長ビット３１との間でも効率よく破砕し得るようにするためである。
これはロータ２０側の小径破砕円盤２３も同様であり、小径破砕円盤２３と対向する長ビット３２だけでなくその隣の短ビット３１との間でも破砕させるためである。

尚、図３に示すように、破砕ビット２６に隆起させる山数は、大径破砕円盤２２側を一山（シングル）とし、小径破砕円盤２３側を二山（ダブル）とした組み合わせが、優れた破砕効率を得るために最適な組み合わせであるが、各ビット２６の隆起する山数や適宜選択してもよく、またその組み合わせも山数が同数のものの組み合わせとしてもよい。

（５）作動
図２において、ロータ２０は回転軸２１を中心として反時計回り方向に回転し、ロータ２０を構成する異径の破砕円盤２２，２３群は、櫛歯のように凹凸状に並列した複数の固定ビット３０との間で所定の対向距離を保って回転している。
破砕室１０内に連続して供給される転石などの被破砕物は、ロータ２０の破砕円盤２２，２３群と固定ビット３０との間で効率よく破砕され、破砕された材料はロータ２０の下方側へ落下して排出される。

ロータ２０は回転軸２１を中心に回転するだけで偏心回転はしないため、破砕室１０内の固定ビット３０を配置した反対側に、被破砕物が透過するような大きな隙間はできない。
そのため、固定ビット３０とロータ２０との間で被破砕物を所定の大きさに破砕して落下する以外に被破砕物の透過する箇所がないので、均一粒度の破砕を実現できる。

また被破砕物の落下範囲がロータ２０の一部の範囲であっても、図３のようにロータ２０の外周面に複数の破砕ビット２６を螺旋状に配列することで、各破砕ビット２６に移送作用を付与すること可能となるため、被破砕物を横方向へ移動して、ロータ２０の全体と固定ビット３０群の全体で効率の良い破砕を行うことが可能となる。
さらに、ロータ２０の軸方向に沿った全範囲に被破砕物を移送できるので、被破砕物の落下範囲に位置する一部のビットだけが偏摩耗することを回避して、ビットの交換寿命を延ばすことができるうえに、仮に一部のビットが摩滅した場合であっても、他の健全なビットで破砕作業を継続できるので、マシンの運転停止回数を大幅に減らすことが可能となる。

被破砕物の落下位置が破砕室１０の端部である場合は、ロータ２０の外周面に複数の破砕ビット２６を一方向に向けて螺旋状に配置すればよい。
また、被破砕物を破砕室１０の端部以外の位置（例えば破砕室１０の中央位置）から投入する場合は、その落下位置を境に螺旋方向が相互に逆になるように、複数の破砕ビット２６をニ方向に向けて螺旋状に配置すれば、被破砕物をロータ２０の両端へ向けて移送することができる。

ロータ２０は破砕室１０内で回転するが、破砕ビット２６を固定するための固定用ボルト２７群と、各破砕円盤２２，２３間を連結するための連結用ボルト２４群は、ロータ２０に内蔵されていて、ボルト頭部が破砕室１０内に露出していない。そのため、破砕作業中にこれらのボルト２７，２４が摩耗したり摩滅したりすることはない。

またロータ２０の破砕円盤２２，２３群を着脱自在に構成してある。
そのため、破砕円盤２２，２３の一部を交換する場合や、回転軸２１上で破砕円盤２２，２３の配置位置を入れ替えるときは、連結用ボルト２４を取り外して、回転軸２１に嵌合する破砕円盤２２，２３を順次抜き取って対応することができる。

また破砕円盤２２，２３の破砕ビット２６も着脱自在に構成した。
そのため、一部の破砕ビット２６が摩滅したときは、固定用ボルト２７を取り外して新しい破砕ビット２６と交換することができる。
このようにロータ２０の構成部品が摩耗したり、破損した場合でも、ロータ２０全体を交換する必要はなく、必要範囲の破砕円盤２２，２３や破砕ビット２６を対象として簡単に交換できるので経済的である。

また以上は被破砕物が転石などの骨材である場合について説明したが、被破砕物が各種の産業廃棄物であっても破砕することができる。
産業廃棄物を破砕する場合は、産業廃棄物の種類に応じたチップ角度に形成した破砕ビット２６に付け替えることで対応することができる。

本発明に係るロータリタークラッシャーの中央断面図 図１の要部の拡大図 ロータの分解組立図 大径破砕円盤の斜視図 小径破砕円盤の斜視図 固定ビット単体の斜視図

符号の説明

１０・・・破砕室
１１・・・投入口
２０・・・ロータ
２１・・・回転軸
２２・・・大径破砕円盤
２３・・・小径破砕円盤
２４・・・連結用ボルト
２５・・・環状ホルダ
２５ａ・・・角形穴
２５ｂ・・・凹部
２５ｃ・・・貫通孔
２５ｄ・・・ボルト孔
２５ｅ・・・環状溝
２６・・・破砕ビット
２７・・・固定用ボルト
３０・・・固定ビット

Claims (7)

1. 破砕室内に回転可能に配置し、周面に複数の破砕ビットを形成したロータと、このロータへ向けて機体側に配置した固定ビットからなり、投入口を通じて投下した被破砕物をロータと固定ビット間で破砕するロータリークラッシャーであって、
   前記ロータが回転軸と、
   前記回転軸に嵌挿させて着脱自在に取り付けられ、外周に複数の破砕ビットを形成した複数の破砕円盤と、
   前記各破砕円盤間を、前記回転軸と平行に螺着して連結する複数の連結用ボルトとにより構成することを特徴とする、
   ロータリークラッシャー。
2. 請求項１において、複数の破砕ビットをロータの外周の一方向またはニ方向に向けて螺旋状に配列したことを特徴とする、ロータリークラッシャー。
3. 請求項１または請求項２において、回転軸の断面形状と破砕円盤の中心の穴の形状が、回転力を伝達可能な多角形であることを特徴とする、ロータリークラッシャー。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかにおいて、破砕円盤が相対的に径の異なる二つの破砕円盤よりなり、回転軸に前記相対的に径の異なる二つの破砕円盤を交互に配列して構成するロータの外周面に対して、相対的に突出長の異なる二つのビットを交互に配列して構成する固定ビットの先端を、所定の距離を隔てて凹と凸または凸と凹の組み合わせで対向させて配置したことを特徴とする、ロータリークラッシャー。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかにおいて、破砕円盤が、中心に回転軸と嵌挿可能な穴を有する環状ホルダと、この環状ホルダの周縁に着脱可能に設ける複数の破砕ビットと、破砕ビットを環状ホルダに固定する固定用ボルトとよりなり、環状ホルダの側面の板面の貫通方向に連結用ボルトを螺着して破砕ビットを環状ホルダに着脱自在に取付けたことを特徴とする、ロータリークラッシャー。
6. 請求項５において、破砕円盤を構成する環状ホルダの側面に複数の連結用ボルトのボルト孔を等間隔に形成し、回転軸に対して破砕円盤の取付角度を変更可能に構成したことを特徴とする、ロータリークラッシャー。
7. 請求項５または請求項６において、破砕ビットに対し回転方向側の環状ホルダの周縁部を切除して被破砕物の取込空間を形成したこと特徴とする、ロータリークラッシャー。

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