JP2009050772A - 磨砕装置 - Google Patents

Abstract

【課題】セメントペーストの付着が少なく、したがって吸水率が小さく、絶乾密度の高い再生セメント・コンクリート砂を製造する磨砕装置を提供する。
【解決手段】磨砕装置が、水平に配置されていて、強制的に駆動される駆動軸１と、駆動軸１の左右両端に設けられた１対のドラム内に回転自在に配装されたローラ６及びローラ７を備えている。駆動軸１の高速回転時に、１対のドラム２、３の各々の内周面に遠心力の作用で細粒の原料が付着することにより、細粒の原料が、各ドラム２、３の内周面に環状の層として形成される。１対のドラム２、３の各々の回転中心が各ローラ６、７の回転中心から所定距離ａだけ偏心していて、原料の環状の層が薄いとき、ローラ６、７は回転せず、原料の環状の層が厚くなって、ローラ６、７の外周が原料の環状の層に侵入したとき、内周面に形成された原料の環状の層とローラ６、７の外周との磨擦によって、ローラ６、７が回転する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドラムとローラによって、細粒の原料（被磨砕物）、例えば、けい砂等の天然または人工の鉱物などを磨砕して、原料の粒形を良くする磨砕装置に関するものである。

本出願人は、中空状の容器の形に形成されたドラムと、回転自在に支持されていて、一端のみが片持式にドラムを支持する駆動軸と、ドラム内に回転自在に配装されたローラと、ドラムの側壁に形成された投入口から原料を投入するための投入シュートと、ドラムの側壁に形成された排出口から排出される磨砕粒子を案内するための排出シュートを備え、高速回転時に、ドラムの内周面に、遠心力の作用で細粒の原料が付着して、原料の環状の層を形成する構成とし、さらに、ドラムの回転中心のローラの回転中心を所定距離だけ偏心させて配置し、原料の環状の層が薄い状態では、ローラが回転せず、原料の環状の層が厚くなったとき、ローラの外周がその原料の層に侵入して、ドラムとローラとの間の原料の磨擦によってローラを回転させる磨砕装置を提案した。特許文献１を参照。

しかし、従来の磨砕装置では、高速回転にすると、磨砕力が強くなりすぎて、粒形の改善のみを行うことが容易ではなかった。

従来の磨砕装置では、磨砕力を弱めるために、回転を低速にして、ドラム通過時間を変化させて調整する必要があった。

このように低速回転にする場合、実用的には、２台以上の機械を必要とする。

また、従来の磨砕装置は、ドラムが片持ち式に駆動軸で支持されていて、駆動軸の軸受とくにドラム側の軸受に強い力がかかるため、装置の大型化が難しかった。
特許第２５４８６８１号公報

本発明は、単位時間当りの磨砕処理量を増すことを可能にするとともに、磨砕性能を高めることができ、仮に１台でも、効率よく多量の磨砕粒を製造できる磨砕装置を提供することを目的としている。

本発明の解決手段を例示すると、以下のとおりである。

（１）水平に配置されていて、強制的に駆動される駆動軸と、駆動軸の左右両端に設けられた１対のドラム、すなわち左側ドラム及び右側ドラムと、左側ドラム及び右側ドラム内にそれぞれ回転自在に配装された左側ローラ及び右側ローラを備え、
駆動軸の高速回転時に、１対のドラムの各々の内周面に遠心力の作用で細粒の原料が付着することにより、細粒の原料が、各ドラムの内周面に環状の層として形成され、
しかも、１対のドラムの各々の回転中心が各ローラの回転中心から所定距離だけ偏心していて、原料の環状の層が薄いとき、ローラは回転せず、原料の環状の層が厚くなって、ローラの外周が原料の環状の層に侵入したとき、内周面に形成された原料の環状の層とローラの外周との摩擦によって、ローラが回転することを特徴とする磨砕装置。

（２）１対のドラムと１対のローラが、すべて回転軸心方向に長い構成になっていることを特徴とする前述の磨砕装置。

（３）各ローラがアーム手段の回動によってドラムの内側位置と外側位置との間で移動可能になっていることを特徴とする前述の磨砕装置。

（４）左側ドラムと右側ドラムが搬送手段によって接続されていて、一方のドラムで磨砕された磨砕粒が、搬送手段によって搬送されて、他方のドラムで再び磨砕されることを特徴とする前述の磨砕装置。

本発明によれば、１対のドラム（つまり右側ドラムも右側ドラム）の左右のバランスを駆動軸の両側でとることが容易である。その結果、駆動軸及び駆動軸用の軸受にほぼ均等な力をかけることができ、必要に応じて、ドラムを長くしたり、大きな径にしたりすることが可能となり、単位時間当りの処理量を大巾に増加させることができる。

本発明による磨砕装置は、軸受によって水平に支持されていて、駆動源（例えばモータ）によって強制的に回転駆動される駆動軸を有する。この駆動軸の左右両端には、内側に磨砕スペースを有する１対のドラム、つまり左側ドラム及び右側ドラムが設けられている。左側ドラム及び右側ドラムの各磨砕スペース内にそれぞれ回転自在に左側ローラ及び右側ローラが配置されている。これらのローラは、ドラムの回転に伴って従属的に連動して回転するものであり、ドラムの回転から独立して別の駆動力によって強制的に回転駆動されるものではない。

駆動軸の高速回転時に、１対のドラムの各々の内周面の全体に遠心力の作用で細粒の原料が付着する。その結果、細粒の原料が増量すると、各ドラムの内周面に環状の層として形成される。

しかも、１対のドラムの各々の回転中心が各ローラの回転中心から所定距離だけ偏心していて、原料の環状の層がまだ薄い状態のときは、ローラは回転せず、少しずつ、原料の環状の層が厚くなっていって、ローラの外周が原料の環状の層に侵入したとき、ドラムの回転に従属的に連動して、ローラが回転を始める。その際、両者間の原料の摩擦によって、ローラがドラムの回転力を受けて、ローラがドラムに伴って回転するのである。再び原料の環状の層が薄くなるまで、ローラの回転が続く。

本発明によれば、天然又は人口の鉱物、あるいは再生セメント・コンクリート砂等を磨砕できる。たとえば、投入口からドラム内に細粒の原料が供給され、ドラムの磨砕室の中で、ドラムとローラの相互作用に基づいて、細粒の原料が磨砕される。

細粒の原料が再生セメント・コンクリート細粒である場合、セメント・コンクリート構造物を解体したときに生じるセメント・コンクリート廃材（通例、約３０〜５００ｍｍの寸法を有する廃材）をそのまま使用することもできるが、そのようなセメント・コンクリート廃材を破砕装置によって、まず最大寸法１０ｍｍ以下の細粒、例えば１０ｍｍ角のスクリーン（ふるい）を通過した、セメントと砂からなる小塊を作り、それらを細粒の原料として使用することが好ましい。

好ましくは、本発明による磨砕装置において、ドラムは、回転数３００ｒｐｍ未満の低速（とくに１００〜２００ｒｍｐが好ましい）で回転させる。

以下、本発明による磨砕装置の一例を説明する。

図１は、けい砂用の磨砕装置の例を示す。

磨砕装置は、水平配置の駆動軸１の左右両端に配置されて回転駆動される１対のドラム、すなわち左側ドラム２および右側ドラム３と、各ドラム２、３の磨砕室（磨砕スペース）内で回転軸４、５を中心に回転自在に支持されたローラ６、７を備えている。

駆動軸１の軸心１ａとローラ６、７用の回転軸４、５の軸心４ａ、５ａは、互いに平行で、かつ所定距離ａだけずれている。

左右のドラム２、３は、中空円筒状の周壁１２、１３と、それらの両端側の端壁８、９、１０、１１を有し、内部に中空円筒状の磨砕室（磨砕スペース）が構成されている。内側の端壁１０、１１は駆動軸１に接続され、外側の端壁８、９の中心領域には、それぞれ投入口１５、１６が形成され、内側の端壁１０、１１の外周縁には排出口１７、１８が形成されている。好ましくは、ドラム２、３の内面に、耐磨耗対策としてセラミックス製の部材が設けられている。

各投入口１５、１６には、投入シュート２０が配置されている。

ドラム２、３の周壁１２、１３の、内側の端壁１０、１１側には、外側の端壁８、９よりも低い高さになるように、リング状のオーバーフロー壁２２、２３が強固に取付けられている。端壁１０、１１とリング状のオーバーフロー壁２２、２３との間には、排出口１７、１８として環状の隙間が形成されている。

ドラム２、３の内側の端壁１０、１１は、駆動軸１の両端に直接又は間接的に固定される。駆動軸１は、軸受２５、２６によって水平に支持されている。駆動軸１の右端近くには、１つの動力伝達手段すなわちプーリ手段２７が設けられており、１つのモータ２８からの回転駆動力がプーリ手段２７を介して左右のドラム２、３に伝達され、それらのドラム２、３を強制的に回転駆動する構成になっている。

ローラ６、７用の回転軸４、５は、軸受３０、３１によって回転自在に片持式に支持されている。軸受３０、３１は、所定の位置に固定するようになっている。

ローラ６、７の回転軸４、５は、モータ等の動力源に接続されておらず、ドラム２、３の回転から独立して回転することはない。つまり、ローラ６、７はドラム２、３の回転力を受けて、ドラム２、３の回転に伴って回転するだけである。

左右のローラ６、７は、ドラム２、３内で所定距離ａだけ偏心して配置されている。

好ましくは、左右のドラムとローラは左右対称形とする。

次に、前述の磨砕装置を用いて、けい砂を磨砕する方法の一例を説明する。

まず、モータ２８によって、動力伝達手段として機能するプーリ手段２７を介して、左右のドラム２、３を強制駆動して回転させる。それと同時に、投入シュート２０、２１の上端開口から投入口１５、１６を経て、細粒の原料を所定の流量でドラム２、３内に連続的に投入する。

投入された細粒の原料は、遠心力の作用で、ドラム２、３の内周面に全体的に付着して、層を形成する。これらの層は、ドラム２、３の内周面に沿って環状となる。

細粒原料の総投入量が増加するにつれて、環状の層の厚みが少しづつ大きくなっていく。

ローラ６、７の回転軸４、５が下方に距離ａだけ偏心しているので、ドラム２、３内の空間は下方領域で少し狭くなっている。すなわち、ドラム２、３内の下方領域では、ドラム２、３の内面とローラ６、７先端との間隙が狭くなっている。そのため、環状の層の厚みが増加していくと、やがて、ローラ６、７の外周面は、ドラム２、３内の環状の層の下部に侵入する。ある程度の侵入量になると、ローラ６、７の外周とドラム２、３内の原料の層との摩擦によってローラ６、７が回転を開始する。それに伴って、層下部の細粒が流動（体積移動）し、その結果、細粒が磨砕される。

さらに、原料の総投入量が増えて、磨砕された細粒が増加すると、やがて、磨砕粒は、オーバーフロー壁２２、２３の内周エッジを超えて流動し、最終的に排出口１７、１８から磨砕粒として外部に排出される。

ドラム２、３の外周付近には、遠心力で排出された磨砕粒を集めるために、カバー５２、５３が設けられ、矢印で示すように下方に排出シュート（図示せず）を経て、磨砕粒が左右共通の、又は左右別々の回収容器（図示せず）に送られるようになっている。

図２は、本発明の１つの変形例として実施例２を示している。

図２の実施例は、左右のドラム２、３の幅と左右のローラ６、７の幅が大きくなっている点で、図１の実施例と相違しており、他の点では実質的に同じ構成になっている。

例えば、図１の実施例においては、ドラム２、３の内周面の直径と幅（軸心方向の長さ）の比は４：１〜６：１であるが、図２の実施例においては、ドラム２、３の内周面の直径と幅（軸心方向の長さ）の比は１．５：１〜２：１である。

ローラ６、７の外周面の幅（軸心方向の長さ）は、大きくしたドラム２、３の幅に合わせて大きくしてある。

例えば、図１、図３〜４、図５の実施例においては、ローラ６は、１山３０ｍｍ幅の小ローラ部分が２個組み合わされて、ローラ全体が２山６０ｍｍ幅となっている。これに対し、図２の実施例においては、ローラ６は、１山３０ｍｍ幅の小ローラ部分が６個組み合わされて、ローラ全体が６山１８０ｍｍ幅となっている。

なお、図２には、左側ドラム２と左側ローラ６が図示されているだけであるが、右側ドラム３と右側ローラ７は、左側のものと対称形になっている。

図３は、本発明の他の変形例として実施例３を示している上面図である。

図３の実施例においては、左右の軸受３０、３１が左右のアーム手段、例えばアームスリーブ４０、４１の一端部４０ａ、４１ａに連結されている。左右のアームスリーブ４０、４１の他端部４０ｂ、４１ｂは軸４２、４３を回転中心として回動可能になっている。

左右のアームスリーブ４０、４１の一端部４０ａ、４１ａを避けて、原料投入口４４、４５が、ローラ６、７用の回転軸４、５の近くに配置されている。

図４は、必要に応じて（例えば、ドラムの内部点検のために）、作業者によってアームスリーブ４０、４１が軸４２、４３を回転中心として回動されて、ローラ６、７がドラム２、３の外側にとり出された状態を示す。

アームスリーブ４０、４１は、図示しない支持手段によって支持されつつ水平面に沿って軸４２、４３を中心として回動可能となっており、作業者が、必要に応じて、図３に示すドラム２、３の内側位置と、図４に示すドラム２、３の外側位置との間を移動させることができるようになっている。

図５は、本発明の更に他の変形例として実施例４を示す。

図５の実施例においては、図１の実施例と同様に、基枠６０、６１、６２上に軸受３０、３１、ドラム２、３、駆動軸１その他が配置されている。図１の実施例とは違って、図５の実施例においては、さらに、左右のドラム２、３が搬送手段５６によって互いに接続されていて、左側ドラム２で摩砕された摩砕粒が、搬送手段５６によって右側ドラム３に搬送される。この点を除けば、実施例４は、実施例１と実質的に同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。

図５の実施例の相違点をもう少し説明すると、左側ドラム２の外周に設けたカバー５２の下方部に搬送手段５６（例えばベルトコンベア等）の一端が接続されており、搬送手段５６の他端は右側ドラム５３の投入シュート２１の上端開口に接続されている。

左側ドラム２と左側ローラ６の相互作用によって摩砕された摩砕粒は、搬送装置５６の一端に排出され、搬送装置５６によって他端まで搬送され、そこから右側ドラム３用の投入シュート２１の上部開口から投入される。

なお、本発明は前述の実施例に限定されない。

本発明による磨砕装置の一例を部分的に断面で示す概略正面図。 本発明による磨砕装置の１つの変形例を示す概略正面図。 本発明による磨砕装置の他の変形例を部分的断面で示す概略上面図。 図３の磨砕装置の、アームスリーブの回動によって、ローラがドラムから取り出された状態（ドラムの外側位置）を示す概略上面図。 本発明による磨砕装置の更に他の変形例を示す概略正面図。

符号の説明

１ 駆動軸
２、３ ドラム
４、５ 回転軸
４ａ、５ａ 軸心
６、７ ローラ
８、９、１０、１１ 端壁
１２、１３ 周壁
１５、１６ 投入口
２０、２１ 投入シュート
２２、２３ オーバーフロー壁
２５、２６ 軸受
２７ プーリ手段
２８ モータ
３０、３１ 軸受
４０、４１ アームスリーブ
４２、４３ 軸
４４、４５ 投入口

Claims (4)

1. 水平に配置されていて、強制的に駆動される駆動軸（１）と、駆動軸（１）の左右両端に設けられた１対のドラム、すなわち左側ドラム（２）及び右側ドラム（３）と、左側ドラム（２）及び右側ドラム（３）内にそれぞれ回転自在に配装された左側ローラ（６）及び右側ローラ（７）を備え、
   駆動軸（１）の高速回転時に、１対のドラム（２）（３）の各々の内周面に遠心力の作用で細粒の原料が付着することにより、細粒の原料が、各ドラム（２）（３）の内周面に環状の層として形成され、
   しかも、１対のドラム（２）（３）の各々の回転中心が各ローラ（６）（７）の回転中心から所定距離（ａ）だけ偏心していて、原料の環状の層が薄いとき、ローラ（６）（７）は回転せず、原料の環状の層が厚くなって、ローラ（６）（７）の外周が原料の環状の層に侵入したとき、内周面に形成された原料の環状の層とローラ（６）（７）の外周との摩擦によって、ローラ（６）（７）が回転することを特徴とする磨砕装置。
2. １対のドラムと１対のローラが、すべて回転軸心方向に長い構成になっていることを特徴とする請求項１に記載の磨砕装置。
3. 各ローラがアーム手段の回動によってドラムの内側位置と外側位置との間で移動可能になっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の磨砕装置。
4. 左側ドラム（２）と右側ドラム（３）が搬送手段（５６）によって接続されていて、一方のドラムで磨砕された磨砕粒が、搬送手段（５６）によって搬送されて、他方のドラムで再び磨砕されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の磨砕装置。

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