JP3250747B2 - 竪型衝撃式破砕機における粒度調整方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、竪型破砕機に関す
る。更に詳しくは、岩石、鉱石等を破砕するための竪型
の回転軸を備えたロータを有する竪型破砕機における破
砕方法に関する。更に詳しくは、岩石、鉱石等を破砕、
整粒、角取りして土木、建築、セメント製造用に最適な
骨材をえるための竪型破砕機における破砕方法に関す
る。

【０００２】

【従来技術】砂利、砕石、砂等の骨材は、セメントコン
クリートやアスファルト混合物を作るために用いられ
る。この骨材の生産には、竪型または横型のインパクト
クラッシャが利用される。竪型のインパクトクラッシャ
は、粒型の補正に使用される。

【０００３】竪型インパクトクラッシャは、鉛直軸のま
わりに回転するロータと、ロータの周囲に配設されたア
ンビルとからなり、円板上のロータには、半径方向に延
びる複数の翼を有し、被破砕物の上方からロータの中心
部に落される。落し込まれた被破砕物は、翼で回転エネ
ルギを受け、外周方向に向かって遠心加速され、ロータ
から飛び出して、アンビルに衝突し、破砕され、紛砕さ
れる。

【０００４】用途によって、必要な骨材の粒度が異な
る。竪型の破砕機で投入された原料を破砕するとき、破
砕の粒度の分布、すなわち粒の大きさを変えようとする
と、ロータの回転速度を制御する必要がある。粒の分布
を小さくするには、回転速度を増加させることにより、
ロータの周速を上げて原料の放出速度を速める。このた
めに、モータの出力に余力があれば、ロータを駆動する
プーリを交換してロータの速度を変える方法が取られて
いる。更に、容量がなければ、モータも交換しなければ
ならない。

【０００５】更に、インバータによるモータの回転速度
の制御などで行う方法もある。インバータは高価であ
り、環境の悪いところでの使用は故障の原因にもなる。
プーリの交換だけでは、原料の種類が異なることもあっ
て破砕効率、取り分け粒度の調節は難しい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記のように粒度分布
は、速度によって大きく左右される。従来は、ロータと
モータとの間に介設する伝導ベルトのかけ方によって被
破砕物の放出速度を調整していた。このようなやり方で
は、調整は不十分である。

【０００７】この発明は、上述のような従来の技術的背
景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成す
るものである。

【０００８】この発明の目的は、翼の半径方向の長さま
たは位置を可変にして速度の変更を可能にする竪型衝撃
式破砕機における粒度調整方法を提供することにある。

【０００９】この発明の別な目的は、磨耗する翼の交換
も容易に行うことができる竪型衝撃式破砕機における粒
度調整方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するために、次のような手段を採用している。

【００１１】この方法は、回転されるロータに翼が設け
られ、この翼に沿って被破砕物が移動して加速され、前
記ロータの外周から加速された原料が飛び出してアンビ
ルに衝突する竪型衝撃式破砕機において、前記円盤の中
心から半径方向に延びる前記翼の半径方向の長さを変え
て前記破砕物が前記アンビルに衝突するときの速度を調
整することを特徴とする竪型衝撃式破砕機における粒度
調整方法である。

【００１２】前記方法において、 前記ロータと一体に
前記ロータの周辺に複数体の支柱を設け、該支柱に遠心
方向に支持される基部と、前記翼は、前記基部から遠心
方向に延びる側板とを有しており、前記翼を前記支柱に
嵌め込む際に、前記支柱と前記翼の基部との間に単数ま
たは複数体のスペーサを着脱式に嵌め込むことにより、
前記円盤の中心から半径方向における前記翼の位置を変
えることを特徴とする竪型衝撃式破砕機における粒度調
整方法である。

【００１３】更に、前記翼を取換えて、該翼の半径方向
の長さを変える方法でも良い。

【００１４】更に、前記翼の外側の一部を内側の残部に
対し角度を変える方法でも良い。

【００１５】

【作用】スペーサを取外し、またはスペーサを入れる
と、翼の半径方向の位置が変わり、ロータから放出され
る被破砕物の速度及び翼とアンビルの間隔が変わり、粒
度分布が変わる。一般には、翼の半径方向の長さを変え
れば、粒度分布が変わり、破砕物の平均粒径が変わる。

【００１６】［本発明の原理］以下、本発明の原理を説
明するために、竪型破砕機の原料の挙動を解析するため
に原料の運動モデルを考えてこれを解析する。竪型破砕
機は、円盤状の回転ロータに原料を投入し、この原料を
ロータに設けられた翼で加速してロータの外側に放出す
るものである。放出された原料は、ロータを収容してい
るハウジングの内側に配置されたアンビルに衝突し、破
砕される。まず、ロータ内で原料が加速される挙動を解
析するために運動方程式を求めてこれを解いてみる。

【００１７】図９は、ロータの平面を示し、原料の速度
線図である。原料は、ロータの中心付近に静かにおかれ
るものとする。原料の質量をｍとする。ロータの角速度
ωで回転駆動される。したがって、原料は動径方向にｒ
ω² の遠心加速度を受ける。ここでｒは、ロータの中心
からの動径座標である。ロータには翼があるので、原料
は翼に沿って遠心方向に運動する。壁面（翼の片側面）
と原料との間の押しあい力をＳとする。今、摩擦係数を
μで表わすと、遠心力とは反対の向きに、μＳの力が原
料に作用する。

【００１８】したがって、動径方向に関して運動方程式
は、次式（１）で表わされる。

【００１９】

【数１】 また、壁面に垂直な方向（角度方向）には壁面に対して
運動しないので、壁面が原料を押す力Ｓと、コリオリ力
２ｍωｄｒ／ｄｔとは釣合い、角度方向に関する運動方
程式は、次式（２）で表わされる。連立方程式（１），
（２）を（Ａ）で表わす。

【００２０】

【数２】 連立式（Ａ）の一般解は、初速度を０としたとき、原料
がロータの中心付近におかれたときの時間を、ｔ＝０と
すると、次式（Ｂ）となる。但し、ａは、積分定数であ
る。

【００２１】

【数３】 ロータの外周端から原料が放出されるときの原料の速度
をＶとすると、Ｖ² ＝Ｖ_ｒ ² ＋Ｖ_θ ² で、Ｖ_ｒ＝ｄｒ／
ｄｔから計算され、Ｖ_θ＝ｒωから計算されるので、前
記放出速度Ｖは、次式（Ｃ）で表される。

【００２２】

【数４】 更に、ロータ上面と原料との間に摩擦がある場合、摩擦
係数は、前記μを用いてよく、重力加速度をｇとする
と、動径摩擦r は、次式（Ｄ）で示される。

【００２３】

【数５】 この場合、動径方向の速度Ｖ_ｒは、次式（Ｅ）となる。

【００２４】

【数６】 また、角度方向の速度Ｖ_θは、次式（Ｆ）となる。

【００２５】

【数７】 結局、原料の飛び出し速度は、摩擦係数が１よりかなり
小さいとき、ある時刻かｔ＝ｔ₀ のときにｒ＝ａ／２と
すると、ｔ＞１／２ωになると、急激に増大する。した
がって、飛び出すときのエネルギは、更に二乗で大きく
なる。言い換えると、原料のロータ上での滞留時間が長
くなれば、飛び出し速度は急に大きくなるということで
ある。したがって、速度の変更は、角速度ωの変更のほ
かに、翼の半径方向の長さの変更によって効果的に行う
ことができる。

【００２６】

【実施例】この発明の一実施例を図面を参照して以下に
説明する。図１は、この発明のロータが組み込まれた衝
撃式竪型破砕機の断面図である。ハウジングは下部ハウ
ジング１ａと、その上部に止め具９を介して着脱自在に
固定された上部ハウジング１ｂとからなっている。上部
ハウジング１ｂは、油圧シリンダ４によって昇降しかつ
旋回軸３によって旋回するレバー５によって、下部ハウ
ジング１ａに対して開閉するようになっている。

【００２７】上部ハウジング１ｂは原石の投入口２を有
し、その下方に案内シュート７，８が二段に配置されて
いる。更に、案内シュート８の下方にロータ１０が配置
されている。ロータ１０は垂直回転軸１１の上端に固定
されている。垂直回転軸１１は、軸受１３，１４を介し
て軸ハウジング１５内に回転自在に収容されている。軸
ハウジング１５は、ブラケット１６を介して下部ハウジ
ング１ａに支持されている。垂直回転軸１１の下端にプ
ーリ１７が設けられ、図示しない正逆回転可能なモータ
およびベルトによって垂直回転軸１１が正逆回転する。

【００２８】ロータ１０の周囲にアンビル１８がリング
状に配置されている。このリング状のアンビル１８は、
昇降自在となっており、ロータ１０に対する高さ位置が
調整可能となっている。図１において、右側にアンビル
１８の最下降位置が示され、左側にアンビル１８の最上
昇位置が示されている。ロータ１０およびアンビル１８
の上方には、上部ハウジング１ｂを保護するためのライ
ナ１９，２０が設けられている。

【００２９】図２はロータの一部破断した平面図、図３
は図２のＡ−Ａ線に沿って切断したロータの軸線方向断
面図、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図、
図５はロータの各要素を分解した斜軸投影図である。ロ
ータ１０はロータ本体２１、分配板２２、複数の支柱２
３、翼２４および放出口ライナ２５とを有している。

【００３０】ロータ本体２１は、円板からなっている。
ロータ本体２１は、その下面に設けたボス２６に垂直回
転軸１１が嵌合され、ボルト２７によって締結されてい
る。ロータ本体２１の外周には保護のためのライナ３４
が設けられ、ボルト３５によって固定されている。分配
板２２は、ロータ本体２１の上面中央に配置されてい
る。分配板２２は、上面中央が平坦面２８となってお
り、その外周がテーパ面２９となっている。

【００３１】また分配板２２の下面には円形の凹部３０
が形成され、この凹部３０にロータ本体２１の上面に形
成した円形の段部３１が嵌合され、分配板２２の位置決
めがなされている。分配板２２は、その中心部に孔３２
が設けられ、組付時に吊下部材の係止具が孔３２に引掛
けられる。

【００３２】複数の支柱２３は、分配板２２を包囲して
ロータと一体に配置されている。支柱２３は、この実施
例では３つ設けられ、互いに１２０度の角度間隔を置い
て配置されている。各支柱２３は、その下端の円柱部が
ロータ本体２１に設けた孔２１ａに嵌合され、溶接によ
りロータ本体２１に固着されている。各支柱２３の半径
方向の両側面３３ａ，３３ｂは、半径方向外方に向けて
広がるテーパ面となっている。

【００３３】放出路ライナ２５は、各支柱２３，２３間
に配置されている。放出路ライナ２５は下面に突起３６
が設けられ、この突起３６がロータ本体２１の上面に設
けた凹部３７に嵌合され、放出路ライナ２５の位置決め
がなされる。放出路ライナ２５の上面には、周方向両端
部に半径方向に延びる段部３８が形成され、段部３８の
内側面３９はテーパ面となっている。

【００３４】翼２４は、ほぼＵ字形となっている。すな
わち翼２４は、ロータ本体２１の半径方向中心を向く基
部４０と、基部４０の両端から半径方向外方に延びる一
対の側板４１ａ，４１ｂとからなっている。側板４１
ａ，４１ｂの内周面は、支柱２３のテーパ面３３ａ，３
３ｂに係合可能な形状となっている。側板４１ａ，４１
ｂの外周面には、半径方向に延びる突条４２およびその
上下に溝４３が形成されている。

【００３５】翼２４は、支柱２３の上方より落し込む様
にして挿入され、翼２４の両側板４１ａ，４１ｂ間に支
柱２３が嵌合されるように半径方向内側から支柱２３に
挿入された後に取り付けられる。この翼２４の取付けに
よって、隣接する２つの翼２４，２４間に放出路４４が
形成される。

【００３６】また、翼２４の取付けによって、放出路ラ
イナ２５の周方向端部、具体的には段部３８の外側部分
が翼２４とロータ本体２１との間に挾持される。更に分
配板２２の外周部に設けた切欠部４５に、翼２４の基部
４０が受け入れられ、分配板２２もまた、翼２４とロー
タ本体２１との間に挾持される。

【００３７】翼２４の基部４０および支柱２３に、互い
に整合する水平孔４６，４７がそれぞれ設けられ、水平
孔４６はテーパ孔となっている。これらの水平孔４６，
４７にピン４８が挿入され、翼２４が支柱２３に保持さ
れている。ロータ１０の回転により翼２４には遠心力が
作用する。したがって、翼２４はピン４８のみで十分に
支柱に保持される。

【００３８】上記構成の竪型破砕機において、本発明に
係るスペーサが嵌め込み式にセットされる。スペーサ１
０１は、単数枚のスペーサ１０１ａまたは複数枚のスペ
ーサ１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ…からなる。スペー
サ１０１は特に図３に示すように、翼２４の基部（中心
側）４０の外周面（Ｕ字状翼２４の谷底面）と支柱２３
の内側平坦面２３ａとの間に介設される。図は５枚のス
ペーサを示しているが、介設するスペーサ１０１は一枚
でよい。この場合には、何種類かの半径方向に厚さが異
なるスペーサを用意しておく。

【００３９】動作 ロータ１０は、駆動モータの駆動によってまず正方向に
高速回転させられる。原料原石は供給口２から案内シュ
ート７，８を経てロータ１０上に投下される。投下され
た原石は、分配板２２によって３つの放出路４４のいず
れかに分配され、翼２４によって加速され、遠心力によ
ってアンビル１８に向けて放出される。原石はアンビル
１８との衝突によって破砕され、下部ケーシングの下部
開口から排出される。

【００４０】最初、原料の投入によって試運転を行う。
粒度分布は原料の質によって異なる。試運転により粒度
分布をみて、必要なら、ピン４８をロータの中心の方に
向かって引き抜き、翼２４を支柱２３から上方へ引き抜
いて取外す。粒度分布を粒径の大きい方へシフトさせる
必要があるなら、スペーサ１０１ａ〜１０１ｅのうちの
一枚を追加する。あるいは、スペーサ全体の半径方向の
厚みが大きくなるように、他のスペーサと取換える。粒
度分布が適正になれば、砕石作業または粒径補正の作業
を継続して行なう。

【００４１】このような破砕プロセスによって分配板２
２、放出路ライナ２５、翼２４には摩耗を生ずる。特に
翼２４は、側板４１ａ，４１ｂの下半部に摩耗を生ず
る。摩耗は、ロータ１０の正転中は一方の側板４１ａに
主として生じる。したがって、一方の側板４１ａの摩耗
が所定量以上になったら、ロータ１０を逆転させ、他方
の側板４１ｂを摩耗に供させる。

【００４２】更に他方の側板４１ｂの摩耗が所定量以上
になったら、ピン４８を引抜き、翼２４を支柱２３から
取外し、上下に反転して再び支柱２３に取付ける。そし
てロータ１０を正転次いで逆転させ、一方の側板４１ａ
および他方の側板４１ｂの順で残り半部を摩耗に供させ
る。このようにして、翼２４のほぼ全面にわたって摩耗
に供させることができる。その操作もピン４８を引抜け
ば、翼２４を取外せるので極めて簡単である。翼２４自
体の交換も同様であり、簡単に行える。

【００４３】放出路ライナ２５も、ロータ１０の正逆回
転により、一方のテーパ面次いで他方のテーパ面３９の
順で摩耗に供される。放出路ライナ２５の交換は、ピン
４８を引抜き、翼２４を取外すだけでよく、簡単であ
る。分配板２２についても、翼２４を取外し、放出路ラ
イナ２５と同様に翼２４とロータ本体２１との間に挾持
されているので、簡単に交換ができる。

【００４４】第２実施例 図６は、ロータの別な実施例を示している。前記実施例
では翼２４の側板４１ａ，４１ｂの端部間は開放してい
るのに対し、この実施例では翼６４の側板４１ａ，４１
ｂの端部間は湾曲部６５によって閉鎖されている。した
がって、翼６４は全体に筒状をなしている。湾曲部６５
にも水平孔４６，４７と整合する水平孔６６が設けら
れ、ピン４８が挿入される。翼は通常、鋳造工程を経て
鋳造工程によって製造されるが、翼６４のように側板４
１ａ，４１ｂ間を閉鎖することによって、製造工程で側
板４１ａ，４１ｂにひずみが発生するのを防止できる。

【００４５】第３実施例 図７は、翼２４の両側板４１ａ，４１ｂを半径方向に延
ばした実施例を示している。図７（ａ）は基準の翼２４
を示し、図７（ｂ）は、一点鎖線で示すように半径方向
にΔａだけ両側板４１ａ，４１ｂを延ばしたもの、実線
で示すように２Δａだけ延ばしたものを示している。図
７による実施例によれば、スペーサ１０１を用いること
なく、翼２４を交換するだけで、その半径方向の長さを
変えることができる。

【００４６】第４実施例 上記の実施例の翼２４は、その側板面が直線的であっ
た。被破砕物を遠心方向に沿わせて加速するための軌道
は、直線的ではなくてもよく、湾曲させることもある。
例えば、図８の軌道は２ケ所で折曲している。このよう
な場合、本発明では、翼２４の外周側の一部２４ａを残
部に対し角度の変更が可能なように取り付ける。その取
付けには、例えばラチェット機構を用いて、一部２４ａ
が外方へは自然には回動しないようにしておく。

【００４７】このような実施例によると、放出速度に大
きい影響を与える外側部の翼２４ａだけの位置設定を容
易に変更し、翼２４全体の半径方向の長さを変えること
ができる。

【００４８】他の実施例 上記実施例では、翼の数が２つまたは３つの場合を示し
たが、その数は限定されない。また、翼の形状も改良さ
れる。モータの出力軸とロータの入力軸には複数輪のプ
ーリが設けられるのが普通であり、両プーリ間にベルト
をかけかえて、ロータの出力を変更するが、本発明では
ロータの出力の変更と翼の半径方向の長さの変更とを合
わせて、粒度分布の調整をより適正に行なうことができ
ることはいうまでもない。

【００４９】上記実施例は、１段式ロータの場合を示し
ているが、２段式ロータの場合にも、本発明は適用され
る。この場合、１段式ロータで放出され破砕されるもの
を第２のロータに投入する際に、第２のロータに投入す
る際の初速度の変更を容易に行なうことができる。

【００５０】２段式ロータの駆動軸が共軸になっていて
も、各段のロータから放出される被破砕物の破砕程度を
別々に変更できるように、各段の翼の長さ、設定位置を
別々に変更できる。

【００５１】

【発明の効果】以上詳記したように、この発明によれ
ば、原理で述べたように、翼の長さをわずかに変えるだ
けで、エキスポーネンシャルに放出速度を急激に変える
ことができる。また、放出速度の変更は、簡単な作業で
行なうことができる。このため、粒度分布の調整が容易
である。また、翼とアンビルとの間の半径方向の距離が
調節できるので粒度の調節と共にエネルギロスが少な
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明によるロータが組み込まれる
衝撃式破砕機を示す断面図である。

【図２】図２は、ロータを一部破断した平面図である。

【図３】図３は、図２の線Ａ−Ａに沿って切断した断面
図である。

【図４】図４は、図３の線Ｂ−Ｂに沿って切断した断面
図である。

【図５】図５は、ロータの各要素を分解した斜軸投影図
である。

【図６】図６は、ロータの別の実施例を示す一部破断し
た平面図である。

【図７】図７（ａ）は、翼の他の実施例を示す斜軸投影
図である。図７（ｂ）は、翼の他の実施例を示す斜軸投
影図である。

【図８】図８は、翼の更に他の実施例を示す平面図であ
る。

【図９】図９は、竪型破砕機の円盤上の原料の挙動を示
す平面図で、速度を示す図である。

【符号の説明】 １ａ，１ｂ…ケーシング １０…ロータ １１…垂直回転軸 １８…アンビル ２１…ロータ本体 ２２…分配板 ２３…支柱 ２４，２４ａ…翼 ２５…放出路ライナ ４０…基部 ４１ａ，４１ｂ…側板 ４６，４７…水平孔 ４８…ピン １０１ａ…スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 団 健一郎 佐賀県武雄市朝日町大字甘久2246番地の １株式会社中山鉄工所内 (72)発明者 中尾 真徳 佐賀県武雄市朝日町大字甘久2246番地の １株式会社中山鉄工所内 (56)参考文献 実開 平１−137742（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−83640（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B02C 13/00 - 13/31

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転されるロータに翼が設けられ、この翼
   に沿って被破砕物が移動して加速され、前記ロータの外
   周から加速された原料が飛び出してアンビルに衝突する
   竪型衝撃式破砕機において、 前記円盤の中心から半径方向に延びる前記翼の半径方向
   の長さを変えて前記破砕物が前記アンビルに衝突すると
   きの速度を調整することを特徴とする竪型衝撃式破砕機
   における粒度調整方法。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記ロータと一体に前記ロータの周辺に複数体の支柱を
   設け、 該支柱に遠心方向に支持される基部と、 前記翼は、前記基部から遠心方向に延びる側板とを有し
   ており、 前記翼を前記支柱に嵌め込む際に、前記支柱と前記翼の
   基部との間に単数または複数体のスペーサを着脱式に嵌
   め込むことにより、前記円盤の中心から半径方向におけ
   る前記翼の位置を変えることを特徴とする竪型衝撃式破
   砕機における粒度調整方法。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記翼を取換えて、該翼の半径方向の長さを変える竪型
   衝撃式破砕機における粒度調整方法。
4. 【請求項４】請求項１において、 前記翼の外側の一部を内側の残部に対し角度を変えるこ
   とにより該翼の半径方向の長さを変える竪型衝撃式破砕
   機における粒度調整方法。