JP2008536676A - 取り外し可能な摩耗部材を備える混合ブレード - Google Patents

Abstract

【課題】シャフトに固定可能なベース部（１５）と取り外し可能な摩耗部材（１２）とから構成される混合ブレード（６）であって、より経済的な混合ブレードを提供する。
【解決手段】この目的のため、摩耗部材（１２）とベース部（１５）は、ベース部の長さの少なくとも３０％重なり合い、この領域における前述の混合ブレード（６）の様々な断面を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、シャフトに固定可能なベース部と取り外し可能な摩耗部材とを備える混合ブレードに関する。

対応する混合ブレードは、ドイツ実用新案番号２０３ ０７ ４２０．３および対応する欧州特許１ ４７７ ２１８ Ａにより公知である。公知の混合ブレードの場合、混合ブレードの先端部は交換可能な部材として形成され、混合ブレードの隣接部と適合する（混合ブレードの長手方向と垂直な）断面を有する。

この種の混合ブレードは、粒状の研磨材料を処理するミキサーで用いるために備えられる。

先行技術では、混合容器の底に垂直に配置した１つまたは複数のミキサーシャフトを有するミキサーが公知であり、ミキサーシャフトは、幾つかの面に配置した半径方向に伸長する混合ブレードを備える。一般に混合ブレードは、基本的に矩形状の断面を有し、この断面形状は混合ブレードの前縁部に向かって先細りになることもあり、その結果、混合ブレードは全体として平坦な、片側が垂直な台形形状を有する。混合ブレードの前縁部はこの場合、対応するロータの回転方向の前縁部であり、その縁部は、ロータの回転時に混合ブレードの他の部分よりも前に、混合すべき材料と交わる。最適な混合結果を得るため、前縁部をナイフのように傾斜させ、加工材料に貫通と同時に軸方向の移動要素を与えることがよくある。混合ブレードのベース部は一般にゴム製品を備え、例えば、構造用鋼のような比較的軟質の材料から製造される。摩耗から保護するため、混合ブレードの前方外縁部と最外端部、およびそれらの周辺環境は、耐摩耗性鋼、半田付け超硬金属めっき、または外装により保護される。肉盛溶接により塗布されるのが好ましい外装は、例えばタングステンカーバイドを含有する合金のような、硬質で耐摩耗性の被覆から作製することができる。外装の厚みは、混合ブレードに局所的に異なって作用する摩耗の影響に対して調整される。

公知の混合ブレードの場合、それらが全体でしか交換できないことが多いのは、不利であると見なされる。耐摩耗性被覆または外装の交換は通常、非常に困難であり、取り付けられた状態で実行することはできない。修理するためには、従って混合ブレードを完全に取り外さなければならない。

上記のドイツ実用新案により、先端部を残りの部分と別々に単独で交換可能な混合ブレードが既に公知であり、その実用新案においては、回転がより高速なため、上記の混合ブレードの先端部が確実に混合ブレードの最も激しく摩耗する部分の１つであることが考慮されなければならない。

混合器具の取り外し可能部分もまた、他の様々な文献により公知である。ドイツ特許 ２００ ０４ ４８８は、取り外し可能なブレード先端部を有する、ミキサーシャフトから半径方向に突出したブラケットに取り付けたミキサーブレード、特にコンクリートミキサー用のボトムブレードについて説明している。

上述したように、混合ブレードは、その上を様々な速度で材料が流れるため、動作中に摩耗するような負荷がかかる。この過程で混合ブレードは、全長にわたって大幅に異なる強度の摩耗に晒され、その外端部で回転速度が最高速になるため外端部がまず摩耗する。しかしながら、ナイフ状に前面に傾斜した矩形状断面の場合、混合ブレードの外端部に加えて前方縁部が特に大きな摩耗に晒される。これは例えば、砕石のような粗粒材料成分が混合物に含まれる場合に特に当てはまる。このような粗粒材料が混合器具の前縁部にぶつかる際、この縁部がより細くなり、個々の粗粒材料成分の質量が増大し、かつこれらの成分がより硬化するほど、縁部への応力がより高くなる。

縁部に隣接するブレードの傾斜面のため、材料はそれに従って上方または下方に偏向される。ベベルに隣接する断面領域は、摩耗による影響が斜面を含む前縁部よりも非常に小さい。

混合ブレードの前方縁部上の外装が摩耗または除去され次第、下方に位置する軟質基盤材料はより簡単に摩耗されて強烈な摩耗を受けやすくなり、その強烈な摩耗は、まだある程度存在する外装の領域にも広がる。この結果、摩耗保護部分の全体およびベース部が破断する可能性があり、下流の機械を故障または停止させる可能性がある。

従って動作中は、混合ブレードのほんの一部分だけがベース材料に対して摩耗し、他の箇所は摩耗保護の厚みが十分にある場合でさえも、通常は中央のミキサーシャフトに取り外し可能に固定される混合ブレード全体を、定期的に交換しなければならない。

部分的にのみ取り外し可能なエンドピースを有する混合ブレードは、この問題を解決する。なぜならば、取り外し可能なエンドピースの半径方向内側に位置する混合ブレードの均一な部分が、より強い摩耗を受けることが完全に可能だからである。このような場合は、混合ブレード全体を交換しなければならない。さらに、混合ブレードの先端部にある非常に粗粒な材料による永続的な衝撃応力のため、接合箇所に隙間が生じて細粒材料が引っかかり、故障するまでネジ接続部が伸長する可能性がある。混合器具上に大幅な遠心力が働くため、固体カーバイドの取り外し可能なエンドピースおよび超高速回転を用いるときにも、固定手段は故障するまで大幅に伸長する可能性がある。

混合ブレードの、先端部よりもかなり広い部分を含むようにエンドピースを著しく伸長させても、同様にこの問題を満足に解決しない。なぜならば、混合ブレード全体の交換と比較したエンドピースの交換による節約分は、相対的に少ないからである。

先行技術と比較すると、本発明の目的は、経済性が全面的に改善されたことを示す、冒頭で述べたタイプの混合ブレードを作製することである。

冒頭で述べた特徴に加えて、摩耗部材（１３）とベース部（１５）とがベース部の長さの少なくとも３０％より多く重なり、この重なり部分が混合ブレード（６）の断面の様々な領域を定義することを特徴とする混合ブレードにより、この目的が達成される。

ここで、ベース部の長さは、シャフトに固定される半径方向内側の端部から測定されるか、または半径方向外側の先端部にある対応ブラケット部材から測定される。

摩耗部材とベース部とが異なる断面を有し、少なくとも３０％より広い部分がベース部の長手方向で重なり合うため、例えば、混合ブレードの残りの部分全体をその断面全体にわたって取り外しまたは交換しないでも、混合ブレードの大部分を交換することが可能である。

好適な実施態様によると、摩耗部材は、動作方向に少なくとも半径方向外側３分の１、好ましくは少なくとも半径方向外側半分の混合ブレードの前縁部を形成する。

この場合、摩耗部材は前縁部に加えて、混合ブレードの先端部全体またはエンドピース全体も形成することができ、それによりベース部の先端部の断面を完全に、または少なくとも部分的に覆うことができる。

この構成により、エンドピースおよび半径方向外側半分の前縁部が通常属する混合ブレードの摩耗部を、必要に応じて他の部分、すなわち混合ブレードのベース部まで交換しなくても、交換することが可能である。摩耗部材の交換は従って、増大した摩耗に実際に晒され、かつ混合ブレードのエンドピースまたは先端部とは別に、混合ブレードの（半径方向の）長さの少なくとも半径方向外側３０％だけその前縁部も含む部分または領域に限定することができる。

ここで、摩耗部材が幾つかの部分に形成され、この摩耗部材が例えば、混合ブレードの前縁部分および末端部分または先端部を備え、それらを混合ブレードのベース部に別々に取り付け可能な実施態様が、特に好ましい。

第１の実施態様によると、摩耗部材は上面図において矩形の形状を有し、それに対応してベース部の矩形の凹部を満たし、隅の領域が（１つには切欠き負荷を回避するため）多少なりとも強く丸められる。上面図において例えば、摩耗部材は混合ブレード全体のほぼ前半分または前３分の１（それぞれ前縁部から測定）を形成し、混合ブレードの後部はベースボディにより形成され、ベースボディはあまり硬くはないが作業し易い材料から作製することができる。

さらに、本発明の実施態様においては、摩耗部材の断面が前縁部に向かって先細りになるように形成されるのが好ましい。このような傾斜先端面を有するナイフ状の構造は、それにより生成される混合材料が垂直に移動するため特に良好な混合に寄与し、鋭い前縁部も粗粒成分または塊の粉砕を保証する。しかしながら、ここでの鋭い前縁部は次の構成も意味する。すなわちより狭い意味で、混合ブレードの前縁部は 「剃刀のように鋭く」は形成されず、その縁部はむしろ混合ブレードの最大厚み（関連ロータの軸方向で測定）よりも著しく狭く、従って例えばこの厚みの１／４から１／２０（またはそれ未満）にしかならないような構成である。

摩耗部材が直角台形形状の断面、すなわち１つの矩形端部と、相対的に小さな角度で先細りする１つの端部とを有する台形形状の断面を有し、それにより定義される点を幾分斜めにするかまたは丸めることもできる場合が、特に好ましい。

摩耗部材とベース部との接続は、ベース部内の穴を通してベース部の後部からのスタッドを介してなされることが好ましく、スタッドは摩耗部材の後部におけるネジ穴と係合する。ネジ穴は、ネジブッシュに挿入または半田付けすることもできる。

本発明の代替実施態様によると、前縁部の最大部分を定義する摩耗部材は、ブレード先端部からその半径方向内側端部の方向に向かって縮小する断面を有し、ベース部はそれに対応して同一領域内で増大する断面を有する。ここで断面は、基本的に混合ブレードの幅方向、すなわち前縁部から後部へ向かって測定した方向のみに縮小または増大する。断面が同率で連続的に縮小すると、上方から見た上面図は摩耗部材に対して相対的に１つの鋭角を有する直角三角形の形状となる。鋭角を有す端部は、混合ブレードの半径方向内側の端部近く、すなわちシャフトに向かって位置する。より硬くより高価な摩耗部材のさらに大部分は、このようにして節約することができる。なぜならば、摩耗は混合ブレードの半径方向内側の部分に向かってさらに減少し、従ってそこに必要な摩耗材料が少なくなるからである。

本質的に同一の基本概念に基づくけれども、上面図でほぼＺ字形に見える形状または説明したばかりの三角形状の２つの（９０°より小さい角度を有する）先端部を切り落とした形状に、上記形状を変更することができる。さらなる変形は近似的にＬ字形であるが、混合ブレードの前縁部を形成する長い方のＬ脚が他方のＬ脚の方向に連続的に拡大する。（中央部へ向かう狭窄摩耗部であり、外側に向かって次第に拡大する）三角基本形状の第３の変更は、湾曲した接合位置を有し、従って最初に説明した三角形の斜辺を凹形（または凸形）の曲線で置換する。

本発明のさらなる利点、特徴および適用上の選択肢は、以下の好適な実施態様および関連図面の説明によりもたらされる。

図１はミキサー１を示し、好適な実施態様においてミキサー１は回転混合容器２を備え、円形で平らなミキサー基部３と円筒形のミキサー壁４とを備える。ミキサーは吊るして取り付けたロータ５も有し、このロータは混合容器の中心に偏心して配置され、かつミキサー基部の直上に伸長する。半径方向に伸長し、幾つかの平面内に配置された取り外し可能な摩耗部材により、ロータは混合ブレード６を支持する。混合容器２およびロータ５は、駆動部（図示せず）により回転する。円筒壁４およびミキサー基部３は、固定し結合させた壁基部器具７により削られる。混合容器２は、中心底部の排出口８を介して空にされる。

ロータ５は多角形シャフト（図示せず）を備え、多角形シャフト上で幾つかの器具ホルダ９が互いの上方で移動可能なように配置される。混合ブレード６は、穴１１によりピン（図示せず）で器具ホルダの溝１０に引っ掛けられる。混合ブレード６を有する器具ホルダ１０の柱は、好適な取り外し可能接続部により支持されて動作する。代替実施態様において、混合ブレード６はロータ５と一体となる。混合容器２が回転し、かつロータ５を混合容器２内に偏心的に配置することは、本発明の有効性にとって絶対に必要というわけではない。固定容器２の使用に加えて、ロータ５を同様に本発明により、固定混合容器の中心に混合ブレードとともに配置することができる。固定容器２においては、自身の垂直軸または傾斜軸の周りを回転する１つまたは複数のロータが、混合容器の中心に配置した太陽ホイールの周りの軌道内で回転する。本発明による混合ブレードを、水平固定混合容器内に配置した水平動作ロータから半径方向に使用することもできる。

図２の混合ブレード６は、矩形状の凹部を有するほぼＬ字形のベースボディ１５を備える。この矩形状の凹部に、対応する矩形状の摩耗部材１２がはめ込まれる。ここで、接合領域内部に位置する摩耗部材の隅も、対応する凹部の隅のように強く丸められることが好ましい。従って、混合ブレードは上方からの上面図では全体として楕円状の矩形の形状を有し、前縁部の最大部分は、摩耗部材１２によりほぼ混合ブレード６の長手方向中心まで定義される。図３による前端部の図で特に認識されるように、摩耗部材１２はその長さの最大部分にわたり、先端部を幾分か覆った直角台形の断面を有する。逆に、摩耗部材を直方体として定義することもでき、片側に（必要に応じて両側にも）際立ったベベリング１３を有し、その結果、摩耗部材に比較的狭いナイフ状の前縁部が生じ、ベベリング１３は混合材料に対する先端面を形成する。

図２において、半径方向内側の端部に向かって遷移領域が認識可能になり、その領域内でベベリング１３が次第に小さくなって、その結果、摩耗部材１２の断面が再度その内側端部で矩形の形状を取り、同様に矩形であるベースボディ１５の断面に対し長くて狭い矩形を与える。ベース部１５の内側端部は同一の狭い矩形状断面を有し、（ベベリング１３とは別に）摩耗部材１２およびベース部１５により共同で形成される。

混合ブレードの幅において、摩耗部材は、全幅のほぼ２０％から８０％、好ましくは３０％から７０％、特に好ましくは５０％から６０％の間を占める。

混合ブレード６の取り外し可能な摩耗部材１２およびベースボディ１５は、別個の構成要素として形成される。図２から図１０までにより明らかなように、この構成要素は、好適な固定手段により互いに分離可能に接続される。この場合、摩耗部材１２に作用する混合材料から混合ブレード６のベースボディ１５への力の伝達が可能な接続でなければならない。さらに、摩耗部材１２は、混合ブレード６のベースボディ１５へのねじれに対して安全でなければならない。

分離可能な接続とねじれに対する安全の確保とは、様々な方法で達成することができる。その方法には例えば、複数のネジ接続部１４（図２）、ネジ接続部と結合した１つもしくは複数のセンタリングピン、または混合ブレードの摩耗部材とベースボディとの重ね合わせ（図７、図８）、および少なくとも１つの分離可能な接続部材がある。

図４における変形では、取り外し可能な摩耗部材は、上方からの上面図において基本的に三角形の形状を有する。ここで、上面図において三角形である摩耗部材１２は、半径方向外側端部１６で混合ブレード６の全幅に対応する幅を有し、そこから内部方向に三角点まで徐々に細くなり、この場合、混合ブレード６の全長のほぼ４０％（その半径方向内側の端部から測定）で途切れる。

このように摩耗材料が先端部領域に集中して摩耗材料が分散され、半径方向内側に位置する部分に向かって摩耗材料が次第に少なくなることが、使用時の実際の摩耗特性に対応する。その結果、摩耗部材１３の交換が必須の場合、一定時間後には全長にわたる様々な半径方向位置で様々な量の摩耗材料が均一に摩耗することを想定できる。

図５に示す実施態様では、上面図における矩形摩耗部材１２が、混合ブレード６のベースボディ１５内の本摩耗部材に備えられた凹部に対して拡大されている。すなわち、摩耗部材１２は、ベース部１５の隣接縁部と隣接面とを超えて前方かつ半径方向に突出する。または、矩形摩耗部材１２を幾つかの矩形またはＬ字形の組立部品から作製することもできる。

図６に示すように、対応する摩耗部材１２は、垂直方向に突出することもできる。すなわち、図５において紙面に垂直に、ベースボディ１５の隣接面を超えて突出することができる。結果として、ベースボディ１５が、混合材料の衝撃に対して非常に良好に保護され、従って例えば、図２および図３に関連して説明した実施態様の場合よりもさらに良好に摩耗に対して保護されることになる。

図７による実施態様において、摩耗部材１２に備えられた凹部はリベートとして設計され、その結果混合ブレードのベースボディ１５の下部にフランジ２０がなお残留し、摩耗部材１２に対するベアリング面の役割を果たす。この実施態様は、（混合ブレードの長手方向軸を基準とした）強いトルクが摩耗部材または混合ブレード６に作用する場合、特に好ましい。図２および図５に例として示すように、摩耗部材１２がスタッドで固定されるのみである場合、上記の非常に強い力によるトルクがスタッド接続部にも作用する。図７によるフランジ２０は、固定ネジ部１４に過度な負荷をかけることなく上記トルクを吸収する。

フランジ２０またはベースボディ１５の下方前縁部を摩耗に対して保護するため、摩耗部材１２は下方に突出する突出部２８をその前縁部上に有し、フランジ２０の前縁部を覆う。

所望の場合、摩耗部材１２の前縁部をやはり図６の例と同様に鋭くまたは狭く設計して、摩耗部材１２を前方に幾分長くするか、またはベベリング１３を少し深くまたは少々急にすることができる。

図８に示す変形では、取り外し可能な摩耗部材１２は上面図ではＬ字形の形状を有し、従って、ベースボディ１５と摩耗部材１２とがより広く重なり合い、接続面がより大きくなるので、より良好な支持が実現される。同時に、混合ブレードの端部にある半径方向外側端部の全体は、摩耗に対して同一の摩耗保護材料により保護される。ベース部１５の前縁部にある短いＬ脚の固定部２２において、この短いＬ脚は同時に抗ねじれ装置としても作用し、混合ブレード６の長手方向軸を基準としてトルクが摩耗部材１２または傾斜面１３に作用する場合、ピン１４の負荷を軽減する。

本発明の好適な実施態様を図９に示す。ここで、前方縁部上の取り外し可能な摩耗部材１２は、別個の構成要素として設計された取り外し可能なエンドピース２１と結合される。エンドピースのネジ接続２２は軸方向に実施され、エンドピース２１内に可能な限り深く沈められる。皿穴２３は、好適な取り外し可能フィリング２４で閉じられる。エンドピース２１は、混合ブレード６のベースボディ１５との重なり部２５によって（穴２３の軸に関する）ねじれに対して安全が確保される。前方縁部上の取り外し可能摩耗部材１２は、ベースボディとエンドピース２１との間に挿入される。

本発明の特に好適な実施態様を、図１０の等角断面図により示す。前方縁部上の取り外し可能な摩耗部材１２は、ベースボディ１５または混合ブレード６の全長の一部のみを覆う。取り外し可能な摩耗部材１２は、幾つかのネジ接続部１４を介して後縁部から固定される。別個の構成要素として設計された取り外し可能なエンドピース２６は、ベースボディ１５の後縁の隅に平らに取り付けられる。エンドピース２６のネジ接続２２は、軸方向に実施される。エンドピース２６はこの場合、取り外し可能な摩耗部材１２上の１縁部を支持することでねじりに対して安全が確保される。混合ブレード６のベースボディ１５は、取り外し可能な摩耗部材１２、取り外し可能な摩耗部材２６により保護されない場合は、先行技術による着脱不能な摩耗保護部２７により、摩耗に対して保護することができる。

原開示の目的のため、本発明の説明から当業者に明らかとなる全ての特徴、図面および請求項は、ある特定の他の特徴との関連でのみ詳細に説明した場合でも、明確に除外されているかまたは技術的条件によりその組合せが不可能または無意味でない限り、本明細書で開示した他の特徴または特徴群と個々に組合せることも、任意の組み合わせで組み合わせることもできることを指摘する。考えうる全ての特徴の組合せを包括的かつ明確に説明することは、簡潔さおよび説明の可読性を考慮したため本明細書では省略されている。

偏心的に配置したミキサーシャフトと固定した壁底部スクレーパーとを有する回転混合容器を示す。 取り外し可能な摩耗部材を有する混合ブレードの上面図である。 取り外し可能な摩耗部材を有する混合ブレードの側面図である。 取り外し可能な三角形摩耗部材と超硬金属でめっきしたベースボディとを有する混合ブレードの上面図である。 大型の取り外し可能な摩耗部材を有する混合ブレードの上面図である。 大型の取り外し可能な摩耗部材を有する混合ブレードの側面図である。 フランジに隣接する摩耗部材を有する混合ブレードの側面図である。 取り外し可能な大型のＬ字形摩耗部材を有する混合ブレードの上面図である。 取り外し可能な摩耗部材と取り外し可能なエンドピースとを有する混合ブレードの上面図である。 取り外し可能な摩耗縁部と取り外し可能なコーナーピースとを有する切開した混合ブレードの等角図である。

符号の説明

６ ：混合ブレード
１２：摩耗部材（前縁部）
１５：ベース部

Claims (9)

1. シャフトと取り外し可能な摩耗部材（１２）とに固定可能なベース部（１５）を備え、前記摩耗部材（１２）と前記ベース部（１５）とが前記ベース部の長さの少なくとも３０％より多く重なり合い、この部分において混合ブレード（６）の断面の様々な領域を形成していることを特徴とする混合ブレード（６）。
2. 前記摩耗部材（１２）は、動作方向に前記混合ブレード（６）の前方縁部の少なくとも半径方向外側３分の１、好ましくは少なくとも半径方向外側半分を包含することを特徴とする、請求項１に記載の混合ブレード。
3. 前記摩耗部材（１２）は、前記混合ブレード（６）の先端部全体を形成し、かつ前記ベース部（１５）の先端部の断面を少なくとも部分的に覆うことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の混合ブレード。
4. 前記混合ブレードは、ロータの軸と平行な上面図においてほぼ矩形に見え、前記ベース部は、前記摩耗部材が挿入されて基本的に適合する矩形状の凹部を有し、適合する場合、前記摩耗部材は半径方向、軸方向および周方向の突出部を有することを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の混合ブレード。
5. 前記摩耗部材（１２）の断面は、その長さの大部分にわたって前縁部に向かって先細りになるように形成されることを特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の混合ブレード。
6. 前記摩耗部材（１２）は、その長さの最大部分にわたって直角台形の断面を基本的に有することを特徴とする、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の混合ブレード。
7. 前記摩耗部材は、スタッド（１４）を介して前記ベース部（１５）に接続され、前記スタッドは、前記ベース部（１５）の後側から前記ベース部（１５）内の穴を通って、前記摩耗部材（１２）のネジ穴まで伸長することを特徴とする、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の混合ブレード。
8. 前記摩耗部材は、複数の部分（１２、２１、２６）、特に前縁部（１２）および端部（２１、２６）から作製されることを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の混合ブレード。
9. 前記摩耗部材（１２）は、前記混合ブレードの前記先端部からその半径方向内側の端部の方向に縮小する断面を有することを特徴とする、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の混合ブレード。

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