JP2014121660A

JP2014121660A - 遠心破砕機

Info

Publication number: JP2014121660A
Application number: JP2012278016A
Authority: JP
Inventors: Takahito Kaya; 隆人賀谷; Katsuyoshi Hashimoto; 勝由橋本; Yuichi Nagahara; 雄一長原
Original assignee: Kotobuki Engineering and Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Kotobuki Engineering and Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-07-03

Abstract

【課題】破砕原料の放出速度の向上と消費電力の節減の両立が可能である遠心破砕機を提供すること。
【解決手段】ロータ２０は放出口２５と連通して内部空間を複数に区画する複数の加速板２４を具備し、ロータ２０の回転中心で分配した破砕原料３０が加速板２４の側面を滑動しながら加速されるように、加速板２４が回転中心ｏを通る放射線に対して傾斜(０°〜５５°)させて設置した。
【選択図】図２

Description

本発明は遠心破砕機に関し、特に石灰石等の軟岩の破砕に適した遠心破砕機に関する。

遠心破砕機はハウジング内で回転可能なロータを具備していて、ロータの中央に投入した破砕原料を、遠心力を利用してロータの周囲のデッドベッドに高速で衝突させて破砕する装置であり、各種鉱物の破砕に広く用いられている（特許文献１〜４）。

図６を参照して説明すると、従来のロータ８０は、底板８１と図示しない上板との間を複数の側板８２で連結したドラム状を呈していて、その周囲に複数の放出口８３を形成している。
ロータ８０の内部構造について説明すると、各側板８２はロータ８０の回転中心から離れた位置に設けられていて、各側板８２の回転中心に近い側にはデッド形成板８４を立設するとともに、各側板８２の回転中心から遠い側には超硬チップを埋め込んだチッププレート８５を付設している。
デッド形成板８４はロータ８０のほぼ回転中心へ向けて形成してあって、側板８２と共同して内方に破砕原料を蓄積して内部デッドベッド８６を形成する。
内部デッドベッド８６の表面は波打つような丸みを持った凹凸形状を呈している。
ロータ８０内に供給した破砕原料８８は、遠心力により内部デッドベッド８６の表面を転動しながら放出口８３へ向けて移動し、放出口８３を通じてロータ８０の外方のデッドベッド８７へ向けて放出される。

一般に遠心破砕機の最大テーマは破砕原料８８の破砕効率を高めることにある。
遠心破砕機の破砕効率を高めるため、特許文献３にはロータの外周にハンマを突設し、ロータから放出された破砕原料をハンマで再破壊することが開示され、また特許文献４にはロータの内部の遠近二箇所にデッドベッドを設けたりする方法が開示されている。

特開平６−１２６１９９号公報特開平１１−２８３７６号公報特開２０００−１５３１６９号公報特開２００８−８０２８３号公報

従来の遠心破砕機にはつぎのような問題点がある。
＜１＞破砕原料８８の破砕効率は、破砕原料８８の放出速度に大きく影響を受けることから、ロータ８０の回転速度を高めると破砕原料８８の破砕効率がよくなるものの、ロータ８０を回転駆動するモータの消費電力が増大して不経済である。
反対にモータの消費電力を優先してロータ８０の回転速度を下げると、破砕原料８８の放出速度が低下して破砕効率が悪くなる。
＜２＞従来の遠心破砕機は、ロータ８０内に内部デッドベッド８６を形成している。そのため、破砕原料８８が内部デッドベッド８６の表面に沿って移動する際に大きな摩擦抵抗を受けて、破砕原料８８の加速度が大きく減衰されて、最終的に破砕原料８８の放出速度が低下する。
＜３＞上記した理由から従来の遠心破砕機にあっては、破砕原料の放出速度（破砕速度）の向上と消費電力の節減の両立が技術的に困難であった。

本発明は以上の点に鑑みて成されたもので、その目的とするところは少なくともつぎのひとつの遠心破砕機を提供することにある。
＜１＞破砕原料の放出速度（破砕速度）の向上と消費電力の節減の両立が可能であること。
＜２＞ロータの回転速度に比例して破砕原料の放出速度が向上すること。

本発明は、ハウジングと、該ハウジング内の破砕室内に回転可能に収容したロータとを具備し、ロータの回転中心に供給した破砕原料を遠心力によって外周の放出口より放出し、ロータの周囲に形成した破砕体に衝突させて破砕を行う遠心破砕機であって、前記ロータは放出口と連通して内部空間を複数に区画する複数の加速板を具備し、ロータの回転中心で分配した破砕原料が前記加速板の側面を滑動しながら加速されるように、前記加速板が回転中心を通る放射線に対して傾斜して設置したことを特徴とする。
前記遠心破砕機において、ロ−タの回転中心を通る放射線に対する前記加速板の傾斜角は０°〜５５°の範囲である。
前記遠心破砕機において、前記ロ−タは、相対向して配置した底板および上板と、放出口と連通する前記両板の間の内部空間を均等に区画する複数の加速板とを具備していて、その周縁部に加速板と同数の複数の放出口を形成している。
前記した何れかの遠心破砕機において、前記加速板の側面は平らな平面、または湾曲した曲面として形成する。

本発明は少なくともつぎのひとつの効果を奏する。
＜１＞本発明ではロータが内部デッドベッドを具備していないので、破砕原料がロータ内を移動する際にデッドベッドによる摩擦抵抗を受けない。
＜２＞本発明では、ロータの回転中心を通る放射線に対して傾斜して加速板を設置することで、ロータ内で破砕原料を加速して高速で放出することができる。
さらに、ロータ内における破砕原料が移動する抵抗が小さくなるので、ロータを回転駆動するモータの消費電力を節減できる。
したがって、従来の遠心破砕機が達成困難であった、破砕原料の放出速度（破砕速度）の向上と消費電力の節減の両立が可能となる。
＜３＞ロ−タの回転中心を通る放射線に対する前記加速板の傾斜角を０°〜５５°の範囲に設定することで、破砕原料の加速効率が向上するとともに、放出口を通じた破砕原料の放出を良好に行うことができる。
＜４＞従来と比べてロータ内における破砕原料の移動抵抗が小さくなるので、ロータの回転速度に見合った加速度を付与して破砕原料を高速で放出できる。
したがって、ロータの回転速度に比例した破砕原料の加速が可能となって、効率のよい破砕を実現できる。
＜５＞従来のロータが具備するデッド形成板が不要となるので、ロータの内部構造を簡略化できるとともに製作コストを低減できる
＜６＞破砕原料は石灰石等の軟岩だけでなく、砕石等の硬岩であっても効率よく破砕することができる。

本発明に係る遠心破砕機のモデル図図１におけるＩＩ−ＩＩの断面図加速板の先端部の拡大断面図原料とデッド式の粒度分布の関係を示した図加速板の傾斜角とモータの消費電力の関係を示した図一部を省略した従来の遠心破砕機の平面モデル図

以下に図面を参照しながら本発明について詳しく説明する。

＜１＞遠心破砕機の概要
図１に例示した遠心破砕機について説明すると、遠心破砕機は遠心破砕機の外殻であるハウジング１０と、該ハウジング１０内に回転可能に収容したロータ２０とを具備する。
ハウジング１０の内部には破砕室１１を画成しており、この破砕室１１の中央に、回転軸２１を中心に回転するロータ２０が配設してある。
本例ではロータ２０の回転軸２１が縦向きである場合について説明するが、ロータ２０が回転軸２１を横向きにして回転する配置形態を含む。

破砕室１１の上方にはシュート１２が配置してあって、破砕原料３０はシュート１２を通じてロータ２０内の中央へ供給する。
破砕室１１の周縁には破砕体３１を形成している。
本例では破砕体３１がロータ２０から放出された破砕原料を堆積した環状のデッドベッドで構成する場合について説明するが、硬質の受撃板（アンビル）等で構成してもよい。
ロータ２０から放出される破砕原料３０を破砕体３１に衝突させて破砕するとともに、その破砕物を自重落下させてハウジング１０の下部から排出する。

ロータ２０の底面中央から下方へ延びる回転軸２１は、軸受および支持杆１３を介してハウジング１０に支持されていて、ベルト等の回転伝達機構１４によりハウジング１０の外部に配設したモータ１５の回転力を受けて回転し得るようになっている。

＜２＞ロータ
ドラム状を呈するロ−タ２０は、相対向して配置した底板２２および上板２３と、放出口２５と連通する両板２２，２３の間の内部空間を均等に区画する複数の加速板２４とを具備していて、その周縁部に加速板２４と同数の複数の放出口２５を形成している。
従来のロータは内部デッドベッドを形成し得るようにデッド形成板を有していたが、本発明では内部デッドベッドを形成しないのでデッド形成板を具備しない。
以下にロータ２０について詳述する。

＜２．１＞底板
円板状を呈する底板２２の中央上面には分配体２６が隆起していて、ロータ２０の中心部へ供給した破砕原料３０を分配体２６が四方へ向けて均等に分配する。
分配体２６は必須ではなく、省略する場合もある。

＜２．２＞上板
円板状を呈する上板２３の中央には取込口２７を形成していて、取込口２７と同軸線上に位置するシュート１２から供給される破砕原料３０を、取込口２７を通じてロータ２０の中心部へ取り込む。

＜２．３＞加速板
加速板２４はロータ２０の回転中心に供給される破砕原料３０を滑動させながら加速するための板体であり、ロータ２０の内部に等間隔に配置する。
少なくとも破砕原料３０と接触する加速板２４の側面は耐摩耗性に優れた超合金等の硬質素材で形成しておくとよい。
加速板２４の少なくとも破砕原料３０と接触する側面は、図示するような平らな平面として形成することの他に、隆起方向に湾曲した曲面、または窪んだ方向に湾曲した曲面として形成してもよい。
図３に例示した加速板２４について説明すると、加速板２４は背面にボルト２４ａを植設した超硬合金製のププレートからなり、ロータ２０と一体の取付板２８の側面に加速板２４を配置し、加速板２４の裏面側に貫通させたボルト２４ａにナット２４ｂを螺着して交換可能に固着している。

＜２．３．１＞加速板の枚数
本例ではロータ２が三枚の加速板２４を具備する場合について示すが、加速板２４は少なくとも二枚以上であればよい。

＜２．３．２＞加速板と放出口と中心角の関係
加速板２４の設置枚数をＮ、放出口２５の形成数をＭ、加速板２４を均等に設置する場合の中心角をαとした場合、加速板２４の設置枚数Ｎは、放出口２５の形成数Ｍと等しく、加速板２４を均等に設置する場合の中心角αは、３６０／Ｎまたは３６０／Ｍとなる。

図２を参照して説明すると、三枚の加速板２４を等間隔に設置する場合は、ロータ２０の回転中心ｏを通る放射線Ｌ₁〜Ｌ₃が三本形成され、加速板２４を均等に設置する場合における放射線Ｌ₁〜Ｌ₃の中心角αは１２０°となる。
二枚の加速板２４を等間隔に設置する場合は、ロータ２０の回転中心ｏを通る一本放射線が形成され、その中心角αは１８０°となる。
四枚の加速板２４を等間隔に設置する場合は、ロータ２０の回転中心ｏを通る二本放射線が直交して形成され、その中心角αは９０°となる。

＜２．３．３＞加速板の傾斜角
本発明では、各加速板２４を、ロータ２０の回転中心ｏを通る放射線に対してプラスの傾斜角θを有して設置する。
加速板２４のプラスの傾斜角θとは、各放射線Ｌ₁〜Ｌ₃に対してロータ２０の回転方向Ａの下流側へ向けて傾斜する角度を意味する。
各放射線Ｌ₁〜Ｌ₃に対して加速板２４をプラスの傾斜角θを付与して設置したのは、破砕原料３０の加速効率を高めるためと、放出口２５からの破砕原料３０の放出性をよくするためである。

各放射線Ｌ₁〜Ｌ₃に対する加速板２４の傾斜角θは、０°〜＋５５°の範囲であり、より好ましくは＋５°〜＋４５°の範囲が好適である。
上記した加速板２４の傾斜角θは、ロータ２０に設置する加速板２４の設置数（放出口２５の数）に影響を受けない。

加速板２４の傾斜角θがマイナス（各放射線Ｌ₁〜Ｌ₃に対してロータ２０の回転方向Ａの上流側の傾斜角）になると、破砕原料３０の加速効率が悪化し、また加速板２４の傾斜角θが＋５５°を超えると破砕原料３０の加速効率が悪化するだけでなく放出口２５からの放出性が悪くなる。

本発明では、各放射線Ｌ₁〜Ｌ₃に対する加速板２４の傾斜角θを上記した範囲に設定することで、破砕原料３０の加速効率の向上と、放出口２５からの破砕原料３０の良好な放出性の確保といった両条件を満足することができる。
さらに本発明では、破砕原料３０の加速効率を高めることで、ロータ２０を回転駆動するモータ１５の消費電力を削減するとともに、破砕原料３０の破砕効率を高めることが可能となる。
換言すれば本発明では、ロータ２０内に摩擦抵抗の要因となる従来のデッドベッドを形成しないので、ロータ２０内における破砕原料３０の移動時の摩擦抵抗を小さくできるとともに、加速板２４の所定の傾斜角θにすることで破砕原料３０の加速効率を高めることが可能となる。
また本発明ではロータ２０内における破砕原料３０の移動時の摩擦抵抗がきわめて小さいから、ロータ２０の回転速度に比例してロータ２０からの破砕原料３０の放出速度（破砕速度）を高めることが可能となる。

また本例では加速板２４を固定角度式に構成する場合について示すが、加速板２４の基端部（回転中心側）を中心に傾斜角θを調整可能に構成すると、破砕原料３０の種類やロータ２０の回転速度等に応じて、加速板２４を最適な傾斜角θに調整することが可能である。

つぎに遠心破砕機による破砕方法について説明する。

＜１＞破砕原料の供給
図１において、シュート１２を通じてロータ２０内の中央へ供給した破砕原料３０は、分配体２６により四方へ向けて均等に分配される。

＜２＞破砕原料の加速
図２において、ロータ２０内へ放出された破砕原料３０は、ロータ２０の遠心力を受けて外方へ拡散し、ロータ２０内に形成した各加速板２４の上流側の側面に衝当する。
破砕原料３０は、ロータ２０の回転中心ｏを通る放射線に対して所定の傾斜角θを有して設置された各加速板２４を介して回転力を受けながら、その遠心力で以て放出口２５へ向けて移動する。

遠心力を受けた破砕原料３０は、平滑な加速板２４の側面に沿って滑動するため、加速板２４の側面に破砕原料３０が堆積されることもなく、しかもその間の摩擦抵抗は非常に小さいものとなる。
したがって、加速板２４の側面に衝当した破砕原料３０は、加速板２４で加速されて移動速度が増していく。

＜３＞デッドベッドによる破砕原料の破壊
図１，２に示すように、ロータ２０の周囲には、破砕された破砕原料３０の小片が堆積して環状の破砕体３１を形成している。
破砕原料３０はロータ２０の放出口２５から接線方向へ向けて高速で放出され、周囲の環状の破砕体３１に衝当して小片に破砕される。

殊に本発明では、破砕原料３０の放出速度（破砕速度）を加速板２４により、ロータ２０の回転速度に見合った速度に加速できるので、破砕体３１に衝当する際の衝撃力が大きくなるため、破砕原料３０の破砕効率が極めてよくなる。
換言すれば、加速板２４がロータ２０の回転中心ｏを通る放射線に対して所定の傾斜角θを有して設置されているため、破砕原料３０には、回転中心からの距離および回転運動の角速度の二乗に比例して大きくなる遠心加速度がはたらく。
そのため、ロータ２０からの放出速度が高まって破砕体３１の衝突時における破砕エネルギーが高くなる。

破砕体３１に衝突して細かく破砕された破砕物はその自重で以て破砕体３１から落下する。

＜４＞加速板の傾斜角と消費電力の関係
加速板２４の傾斜角とロータ回転用モータの消費電力の関係について実験を行った。
対比例として、ロータ内に内部デッドベッドを形成する従来型の破砕機を用いた。
また加速板２４の傾斜角度は、２５°から６５°の範囲で１０°単位で５種類を試験した。
ロータの周速はすべて同一速度（６２．６ｍ／ｓ）で行った。
その試験結果はつぎのとおりである。

この実験結果によれば、ｋ値、動力源単位、デッド式と比較した破砕省エネ率で、加速板２４の傾斜角θが２５°が最もよい結果となった。
ｋ値、動力源単位、破砕省エネ率で、加速板２４の傾斜角θが６５°が最も悪い結果となった。
加速板２４の傾斜角２５°がこれらの項目で最も良い結果となったが、破砕省エネ率以外では、他の傾斜角と大差がなく、摩耗指数が最も悪い結果となった。
このようなことから、総合的に評価すると、加速板２４は傾斜角３５°が望ましい。
なお、「デッド式と比べた破砕省エネ率」とは、デッド式と比較した場合のロータ回転用モータの消費電力をパーセントで表したもので、対比基準となるデッド式を「１」としている。
また「動力源単位（ｋＷｈ／ｔ）」とは、ｋ値（kwh/t）を２．５ｍｍの発生率で割ったもので、１ｔを破砕処理するために要した電力を表すものである。
図４に示すように原料は粒径２．５ｍｍ以下を１．９％含み、デッド式では粒径２．５ｍｍ以下を２４．８％を含んでいる。

また速板２４の傾斜角θとモータの消費電力を図５に示す。
同図は、本発明の加速板２４を備えたロ−タであって、加速板２４の傾斜角θ（−２５°〜＋６５°）を変えたときにモータの消費電力である。
実験の結果、モータの消費電力の観点から、加速板２４の傾斜角θが０°〜＋５５°の範囲が好適であり、傾斜角＋２５°が最もよいことが確認できた。
より好ましくは＋５°〜＋４５°の範囲が好適である。

１０・・・・・ハウジング
１１・・・・・破砕室
２０・・・・・ロータ
２１・・・・・ロータの回転軸
２２・・・・・底板
２３・・・・・上板
２４・・・・・加速板
２５・・・・・放出口
２６・・・・・分配体
３０・・・・・破砕原料
３１・・・・・破砕体

Claims

ハウジングと、該ハウジング内の破砕室内に回転可能に収容したロータとを具備し、ロータの回転中心に供給した破砕原料を遠心力によって外周の放出口より放出し、ロータの周囲に形成した破砕体に衝突させて破砕を行う遠心破砕機であって、
前記ロータは放出口と連通して内部空間を複数に区画する複数の加速板を具備し、
ロータの回転中心で分配した破砕原料が前記加速板の側面を滑動しながら加速されるように、前記加速板が回転中心を通る放射線に対して傾斜して設置したことを特徴とする、
遠心破砕機。
請求項１において、ロ−タの回転中心を通る放射線に対する前記加速板の傾斜角が０°〜５５°の範囲であることを特徴とする、遠心破砕機。
請求項１または２において、前記ロ−タは、相対向して配置した底板および上板と、放出口と連通する前記両板の間の内部空間を均等に区画する複数の加速板とを具備していて、その周縁部に加速板と同数の複数の放出口を形成していることを特徴とする、遠心破砕機。
請求項１乃至３の何れか一項において、前記加速板の側面が平らな平面であることを特徴とする、遠心破砕機。
請求項１乃至３の何れか一項において、前記加速板の側面が湾曲した曲面であることを特徴とする、遠心破砕機。