JP2007130528A - ロータリークラッシャー - Google Patents

Abstract

【課題】被破砕物の噛み込みを良くすることで、粘土やシルト等が混在した被破砕物を効率的に破砕することができる、ロータリークラッシャーを提供する。
【解決手段】破砕室内に回転可能に配置したロータと、このロータへ向けて機体側面に配置した固定歯で構成し、固定歯が上部傾斜面を有し、上部傾斜面に固定チップを設けたこと。
【選択図】図２

Description

本発明はシールド工法に使用されるロータリークラッシャーに関するものである。

シールドマシンに使用するロータリークラッシャーが特許文献１により公知である。
このロータリークラッシャーは、破砕室内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歯とからなる。
ロータは破砕室内で偏心回転運動する回転軸と、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歯で構成する。
固定歯は機体から水平に突出して配置され、横方向からの片持支持方式である。
そして、ロータの破砕歯と固定歯との間で、破砕室内に供給した礫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次のような問題点がある。
（１）固定歯が水平に配置されているため、粘土やシルト等が混在した被破砕物を破砕する場合には、被破砕物に付着した粘土により固定歯との間に滑りが発生し、被破砕物が逃げてしまい、破砕が困難となる。
（２）固定歯が片持支持構造となるため、固定歯を高強度に形成するだけでなく、取り付け構造も強固なものにする必要がある。
（３）固定歯を可動式に構成するために、機体の外側に固定歯の調整スペースを必要とする。そのため、ロータリークラッシャーの幅が大きくなってしまう。

本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、以下のいずれか一つのロータリークラッシャーを提供することを目的とする。
（１）被破砕物の噛み込みを良くすることで、粘土やシルト等が混在した被破砕物を効率的に破砕すること。
（２）対応土質の幅が広く、各種シールド工法に使用可能であること。
（３）小断面用シールドにも使用可能な、小型のロータリークラッシャーであること。

上記目的を達成するためになされた本願の第１発明は、破砕室内に回転可能に配置すると共に、外周に複数の破砕歯を設けた複数の破砕円盤を回転軸に嵌挿させて構成するロータと、このロータへ向けて機体側面に配置する固定歯とからなり、供給口を通じて供給した被破砕物をロータと固定歯間で破砕するロータリークラッシャーであって、前記固定歯が上部傾斜面を有し、前記上部傾斜面に固定歯チップを設けたことを特徴とする。

本願の第２発明は、前記した第１発明において、下部傾斜面を有する固定歯と、傾斜ガイド面を有する調整ブロックとを、前記下部傾斜面と前記傾斜ガイド面が接するように構成し、前記調整ブロックを水平移動して、固定歯を昇降可能に構成したことを特徴とする。

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、前記破砕歯及び前記固定歯チップの断面形状を、台形状に形成し、前記破砕歯と前記固定歯チップとの間に落下空間を形成したことを特徴とする。

本願の第４発明は、前記した第１乃至第３発明のいずれかにおいて、ロータが、回転軸と、外周に複数の破砕歯を設けた相対的に径の異なる二つの破砕円盤と、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したことを特徴とする。

本願の第５発明は、前記した第４発明において、相対的に径の異なる二つの破砕円盤のうち、大径の破砕円盤の周面の一部に、取り込み空間を形成したことを特徴とする。

本発明は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
＜１＞付着した粘土による滑りで発生する被破砕物の逃げを防ぎ、粘土やシルト等が混在した被破砕物を効率的に破砕することができる。
＜２＞対応土質の幅が広いため、各種のシールドマシンに適用可能である。特に小口径のシールドマシン等に適用できる。
＜３＞固定歯および破砕歯の間に落下空間を広く確保したため、粘土やシルト等の通過を良くして目詰まりを防止し、良好な破砕環境を維持することができる。
＜４＞被破砕物の取りこみ空間を大きくすることにより、被破砕物を確実に噛み込むことができ、良好な破砕効果が得られる。

以下、図面を参照しながら本発明の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
本発明に係るロータリークラッシャーは、図１に示すように、破砕室１０内下部の機体側に設けた固定歯２０と、破砕室１０内に収容したロータ３０とにより構成する。
破砕室１０の上方は供給口１１を形成していて、破砕室１０内に礫等の被破砕物を連続供給し得るようになっている。
ロータ３０は破砕室１０の内部に水平に配置し、回転する。
以下に主要な構成部材について詳述する。

（２）固定歯
固定歯２０は、図２に示すように、固定歯本体２１と、固定歯本体２１に設ける固定歯チップ２２と、調整ブロック２３と、により構成する。
固定歯本体２１は、図３、図４に示すように、相対的に突出長の異なる長部材２１１と短部材２１２を交互に並設し、ロータ３０に接近させて、並列に設置する。
固定歯本体２１は、上部傾斜面２０１と下部傾斜面２０２を有し、固定歯支持ボルト２４により、前面２０３をロータ３０に向けて、機体に取り付けた側面パネル２５に取り付ける。
上部傾斜面２０１と前面２０３の交差部分、或いはその周辺に固定歯チップ２２を設ける。また、上部傾斜面２０１の途中には固定歯チップ２２ａを設ける。
固定歯本体２１の下部には調整ブロック２３を設ける。調整ブロック２３は傾斜ガイド面２３１を有し、固定歯本体２１の下部傾斜面２０２と摺接する。調整ブロック２３は調整ブロック支持ボルト２３２により、側面パネル２５に取り付ける。

固定歯本体２１が上部傾斜面２０１を有するため、被破砕物を破砕する際に固定歯本体２１に係る力が分散して支持される。また、固定歯本体２１の下部は調整ブロック２３があるため、その底面により支持される。これにより、固定歯支持ボルト２４に係るせん断力は小さくなる。
片持支持方式の場合には、破砕する際に固定歯に作用する力を支持部に負荷させていた。
これに対し、本発明の場合、上部傾斜面２０１により破砕時に作用する力を分散できることに加えて、固定歯本体２１は下部傾斜面２０２に接する傾斜ガイド面２３１を介して調整ブロック２３底部の水平面により支持される。そのため、固定歯支持ボルト２４に係るせん断力が小さくなるが、大きな反力を得ることができる。

（４）ロータ
図２，３に示すようにロータ３０は断面が多角形を呈する回転軸３１と、回転軸３１に嵌合させ交互に配列した異径の大径破砕円盤３２と小径破砕円盤３３により構成する。
尚、本発明の説明に際し、破砕円盤３２、３３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］
回転軸３１は複数の破砕円盤３２，３３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六角形に限定されず、六角形以外の形状であってもよい。
多角形とすることで、回転軸３１と破砕円盤３２，３３の嵌合部の形状は異径の破砕円盤３２，３３と嵌合して回転力を伝達が可能であり、かつ、回転軸３１に対する各破砕円盤３２，３３の取付角度（回転角度）が変更可能となる。

［大径破砕円盤］
大径破砕円盤３２は、図５に示すように、大径環状ホルダ３２１と、大径環状ホルダ３２１の周縁に設ける複数の破砕歯３６とよりなる。

大径環状ホルダ３２１は中心に回転軸３１と嵌合可能な角形穴３５ａを有する環状体で、その外周部には破砕歯３６を取り付ける。

大径環状ホルダ３２１の側面には複数のボルト孔３５ｂ、３５ｃを等間隔に形成していて、大径環状ホルダ３２１の板面の貫通方向から連結用ボルト３４を螺着して、交互に配設した大径破砕円盤３２と小径破砕円盤３３の間を連結し得るようになっている。
連結用ボルト３４は、隣り合うふたつの破砕円盤３２、３３の環状ホルダ３２１，３３１を貫通して螺着できる長さを有する。

ボルト孔３５ｂは連結用ボルト３４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３５ｃと同様にめねじを形成してもよい。
ボルト孔３５ｂ、３５ｃを等間隔に形成したのは、図４に示すように、各破砕歯３６が回転軸３１に対して螺旋状等不均一に配列し得るように、各破砕円盤３２，３３の取り付け角度を順次変えて連結するためである。
連結用ボルト３４のボルト頭部は、突出しないように大径環状ホルダ３２１のボルト孔３５ｂ内に収容させる。

大径破砕円盤３２は、図２に示すように、周面に設けた各破砕歯３６間の周縁部の一部を、円弧ではなく直線状に切除し取り込み空間１２を設ける。
これにより、円弧では噛み込みにくい被破砕物を確実に噛み込むことができ、良好な破砕効果が得られる。

［小径破砕円盤］
小径破砕円盤３３は、図６に示すように、小径環状ホルダ３３１と、小径環状ホルダ３３１の周縁に設ける複数の破砕歯３６とよりなる。

小径環状ホルダ３３１は中心に回転軸３１と嵌合可能な角形穴３５ａを有する環状体で、その外周部には破砕歯３６を取り付ける。

小径環状ホルダ３３１の側面には複数のボルト孔３５ｂ、３５ｃを等間隔に形成していて、小径環状ホルダ３３１の板面の貫通方向から連結用ボルト３４を螺着して、交互に配設した大径破砕円盤３２と小径破砕円盤３３の間を連結し得るようになっている。
連結用ボルト３４は、隣り合うふたつの破砕円盤３２、３３の環状ホルダ３２１，３３１を貫通して螺着できる長さを有する。

ボルト孔３５ｂは連結用ボルト３４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３５ｃと同様にめねじを形成してもよい。
ボルト孔３５ｂ、３５ｃを等間隔に形成したのは、図４に示すように、各破砕歯３６が回転軸３１に対して螺旋状等不均一に配列し得るように、各破砕円盤３２，３３の取り付け角度を順次変えて連結するためである。
連結用ボルト３４のボルト頭部は、突出しないように小径環状ホルダ３３１のボルト孔３５ｂ内に収容させる。

（５）固定歯と破砕円盤の配置形態
図４を基に固定歯本体２１の長部材２１１と短部材２１２の配列と、大径破砕円盤３２と小径破砕円盤３３とを交互に配列したロータ３０との配置形態について説明する。

固定歯本体２１の先端とロータ３０の外周の間は、所定の間隔を隔てて配置すると共に、ロータ３０の外周面に対して固定歯本体２１の先端が、凹と凸又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３０側の大径破砕円盤３２に対して固定歯本体２１の短部材２１２が対向して位置し、またロータ３０側の小径破砕円盤３３に対して固定歯本体２１の長部材２１１が対向して位置するように配置する。

このような配置形態とすることにより、例えばロータ３０側の大径破砕円盤３２が、対向する固定歯本体２１の短部材２１２との間だけで被破砕物を破砕することに加えて、隣り合う長部材２１１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３０側の小径破砕円盤３３も同様であり、小径破砕円盤３３と対向する長部材２１１だけでなくその隣の短部材２１２との間でも破砕させるためである。

（６）固定歯チップと破砕歯の形状
固定歯チップ２２および破砕歯３６の形状は、図４に示すように、平らではなく、断面形状を台形状に形成する。
これにより、図７のように、ロータ３０の回転時、固定歯チップ２２と破砕歯３６が最も近づいた場合でも、落下空間１３ができる。この落下空間１３により、粘土やシルト等は下方に通過する。

（７）作動
図２において、ロータ３０は回転軸３１を中心として回転し、ロータ３０を構成する異径の破砕円盤３２，３３群は、櫛歯のように凹凸状に並列した複数の固定歯本体２１先端の固定歯チップ２２との間で所定の対向距離を保って回転する。
破砕室１０内に礫などの被破砕物を連続して供給する。被破砕物は、ロータ３０の破砕円盤３２,３３群と固定歯チップ２２との間で効率よく破砕され、破砕物はロータ３０の下方側へ落下して排出される。

また、被破砕物の供給範囲がロータ３０の一部の範囲であっても、図４のようにロータ３０の外周面に複数の破砕歯３６を螺旋状等不均一に配列することで、各破砕歯３６に移送作用を付与することが可能となる。そのため、被破砕物を横方向へ移動して、ロータ３０の全体と固定歯２０の全体で効率のよい破砕を行うことが可能となる。
さらに、ロータ３０の軸方向に沿った全範囲に被破砕物が移送できるので、被破砕物の落下範囲に位置する一部の破砕歯３６だけが偏摩耗することを回避して、破砕歯の交換寿命を延ばすことができるうえに、仮に破砕歯３６が摩耗した場合であっても、他の健全な破砕歯で破砕作業を継続できる。
固定歯２０は、摩耗状況に合わせて配列を入れ替える。これにより、良好な破砕状態を保つことができる。

（８）被破砕物の破砕
上記した破砕作業をより詳細に説明する。
破砕室１０内に供給された被破砕物は、固定歯２０上方のライナー４０および、固定歯本体２１の上部傾斜面２０１により、固定歯チップ２２に誘導される。
本発明では大径破砕円盤３２に取り込み空間１２を設ける。その取り込み空間１２がロータ３０の回転により繰り返し発生し、被破砕物を確実に噛み込むことができ、良好な破砕効果が得られる。
また、固定歯チップ２２および破砕歯３６の間の落下空間１３により、粘土やシルト等は下方に通過する。これにより、粘土やシルト等の詰まりを防止し、良好な破砕環境を維持することができる。

（９）固定歯と破砕歯との間隙調整
調整ブロック支持ボルト２３２は送りねじになっているため、調整ブロック２３は進退自在となっている。
あらかじめ、固定歯支持ボルト２４を緩めておき、図８に示すように、調整ブロック２３を破砕室１０内で進退すると、調整ブロック２３の傾斜ガイド面２３１と、固定歯本体２１の下部傾斜面２０２が摺動する。これにより、固定歯本体２１が上下移動し、固定歯チップ２２と破砕歯３６との間隙が変更されるため、破砕物の粒度を変更することができる。調整ブロック２３の下部には、調整ブロック２３の底面と摺接するように、スペーサ２６を設ける。スペーサ２６は板材を重合して構成し、スペーサ固定ボルト２６１により機体に固定する。
固定歯チップ２２と破砕歯３６との間隙をさらに大きくしたい場合には、重合したスペーサ２６を取り除くことにより、固定歯本体２１と調整ブロック２３はさらに下方向に平行移動し、固定歯チップ２２と破砕歯３６との間隙はさらに大きくなる。
スペーサ２６は板材を重合して構成している。このため、重合する板材の厚みや枚数を変更することで、スペーサ２６の厚みを調整して、固定歯チップ２２と破砕歯３６との間隙調整を行うことができる。
このように、固定歯チップ２２と破砕歯３６の間隙を調整することにより、破砕物の運搬手段に合わせて、破砕物の粒度を調整することができる。
また、間隙調整は調整ブロック支持ボルト２３２で行うため、機体の外部に別途間隙調整スペースを設ける必要がなく、内部空間が狭隘な小断面のシールドマシン用クラッシャーとしても使用することができる。

本発明に係るロータリークラッシャーの断面図。 本発明に係るロータリークラッシャーの断面図。 本発明に係る固定歯本体の斜視図。 本発明に係る固定歯及びロータの平面図。 本発明に係る大径破砕円盤の斜視図。 本発明に係る小径破砕円盤の斜視図。 本発明に係る固定歯と破砕歯間の拡大図 本発明に係る固定歯の移動を表す図。

符号の説明

１０・・・破砕室
１１・・・供給口
１２・・・取り込み空間
１３・・・落下空間
２０・・・固定歯
２０１・・・固定歯上部傾斜面
２０２・・・固定歯下部傾斜面
２０３・・・固定歯前面
２１・・・固定歯本体
２１１・・・固定歯長部材
２１２・・・固定歯短部材
２２・・・固定歯チップ
２２ａ・・・固定歯チップ（傾斜面）
２２ｂ・・・固定歯チップ（ライナー）
２３・・・調整ブロック
２３１・・・調整ブロック傾斜ガイド面
２３２・・・調整ブロック支持ボルト
２４・・・固定歯支持ボルト
２５・・・側面パネル
２６・・・スペーサ
２６１・・・スペーサ固定ボルト
３０・・・ロータ
３１・・・回転軸
３２・・・大径破砕円盤
３２１・・・大径環状ホルダ
３３・・・小径破砕円盤
３３１・・・小径環状ホルダ
３４・・・連結用ボルト
３５ａ・・・角形穴
３５ｂ・・・ボルト孔
３５ｃ・・・ボルト孔
３６・・・破砕歯
４０・・・ライナー

Claims (5)

1. 破砕室内に回転可能に配置すると共に、外周に複数の破砕歯を設けた複数の破砕円盤を回転軸に嵌挿させて構成するロータと、このロータへ向けて機体側面に配置する固定歯とからなり、供給口を通じて供給した被破砕物をロータと固定歯間で破砕するロータリークラッシャーであって、
   前記固定歯が上部傾斜面を有し、前記上部傾斜面に固定歯チップを設けたことを特徴とする、
   ロータリークラッシャー。
2. 請求項１に記載のロータリークラッシャーにおいて、下部傾斜面を有する固定歯と、傾斜ガイド面を有する調整ブロックとを、前記下部傾斜面と前記傾斜ガイド面が接するように構成し、前記調整ブロックを水平移動して、固定歯を昇降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。
3. 請求項１または請求項２に記載のロータリークラッシャーにおいて、前記破砕歯及び前記固定歯チップの断面形状を、台形状に形成し、前記破砕歯と前記固定歯チップとの間に落下空間を形成したことを特徴とする、ロータリークラッシャー。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のロータリークラッシャーにおいて、ロータが、回転軸と、外周に複数の破砕歯を設けた相対的に径の異なる二つの破砕円盤と、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４に記載のロータリークラッシャーにおいて、相対的に径の異なる二つの破砕円盤のうち、大径の破砕円盤の周面の一部に、取り込み空間を形成したことを特徴とする、ロータリークラッシャー。

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