JP4084996B2 - 垂直軸を持つ遠心型クラッシャーのためのスローシュー及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
発明の目的
本発明はいわゆるＶＳＩ−クラッシャー（Vertical shaft Impacter）、すなわち垂直軸を持つ遠心型クラッシャーのために意図されたスローシュー（throw shoe）（インパクターまたはインペラーとも呼ばれる）及び強化構造に関する。
【０００２】
発明の技術的背景
前述のクラッシャーは先行技術で周知であり、特に採石場及びセメント工場で岩石骨材を破砕するために広く用いられている。
【０００３】
文献ＷＯ ９９／４７２６４及びこの刊行物中に引用された他の文献はかかるクラッシャーに関連する。
【０００４】
それらの文献は遠心型クラッシャーが垂直軸受により支持されている回転テーブルを含み、このテーブルをクラッシャーの中心軸の周りに回転させるための手段を含む円筒状ハウジングを含むことを示す。クラッシャーは回転テーブルに固定された一連のスローシューまたはインパクター、並びに回転テーブルの周りの円筒状ハウジングの内部垂直壁に設けられた一連のアンビル（anvils）を含む。
【０００５】
スローシューは通常鋳鉄から作られかつクラッシャーの回転テーブルに固定された平行六面体の形を持つ。テーブルの回転軸の方を向いたスローシューの側面はスローシューのノーズと呼ばれ、一方円筒状ハウジングに固定されたアンビルに平行な側面はスローシューの出口側面を形成する。
【０００６】
作動側面と呼ばれるスローシューの前側面は破砕される材料に衝突する側面であり、スローシューの回転方向では後側面に先行する。
【０００７】
スローシューのこの前作動側面はスローシューの全構造を貫通しない一つまたはそれ以上のキャビティを備えることができ、これらのキャビティはポケットを形成し、これらのポケットはクラッシャーが回転しているときに材料で充たされ、かくしてポケット内に蓄積した材料のためにスローシューを衝撃及び腐蝕から保護する。
【０００８】
破砕操作時に、破砕される材料は既知の方式で回転テーブルの中心に注入される。遠心力及び作動側面との衝突のため、材料はアンビルに向けて投げられ、それは落下する前に破砕され、破砕された形でクラッシャーの底に落ち、そこからそれは除去される。材料が投げられる間、スローシューは非常に高い応力に曝され、従って急速磨耗を起こす。
【０００９】
ポケット内の材料の蓄積のおかげで、ポケットスローシューの使用はある応用では顕著にスローシューの作動寿命を増やす。
【００１０】
この形式のスローシューにおいては、磨耗はポケットの出口縁周りに、すなわち遠心力により投げられた粒子のために摩擦が最高であるところで、優先的に起こることが観察される。
【００１１】
上述の文献ＷＯ ９９／４７２６４及びそこに引用された他の文献はかかる腐蝕効果を避けまたは減らすことを意図した保護または強化を開示する。
【００１２】
ＷＯ ９９／４７２６４により提唱された特別の解決策、すなわち本質的に平行六面体の形を持つ一つまたは幾つかのポケットを備えたスローシューの製造は、ポケット（単数または複数）の全周囲にまたは前記周囲の一部に鉄基合金と高耐腐蝕性セラミックから得られた複合材料から作られた強化構造を作ることからなる。スローシューの鋳造時に部片の本体を形成するのに使用される液体金属のセラミックと結合剤の塊内への浸透によりその場で形成されるその構造は特にスローシューの増大した作動寿命を確保するのに効果的であることが証明された。
【００１３】
この形式の製造は顕著な技術的進歩と技術的利点を提供するけれども、幾つかの限界または困難が存在する。
【００１４】
まず第一に、セラミックと結合剤から作られた支持体は効果的なターンオーバー（ｔｕｒｎｏｖｅｒ）を得るために金属により完全に浸透されねばならない。
【００１５】
支持体のいずれかの側の金属の幅は強化構造のセラミック成分の十分な浸透を確保するのに十分な大きさであるべきである。これは複合片の壁の大きな幅が設けられねばならないことを意味し、それがポケットの寸法を制限する結果をもたらす。かくして、セラミック強化体の幅はまた、浸透を改善するために制御されねばならず：強化体の幅のこの制限はそれをあまり効果的でないものとし、かつよりもろくする。
【００１６】
更に、一つのポケットを持つスローシュー並びに幾つかのポケットを持つスローシューの場合に、これらのポケットはスローシューが最初に使用されるとき空であり破砕される材料により保護されていない。
【００１７】
最初の使用時に、薄い壁は特に最大の骨材または外来物質（鋼片、シャベル歯、等）のために衝撃に曝される。
【００１８】
これは最ももろい強化壁の破壊を導き、それが部片をひどく損傷し、最初の使用後すぐにその交換を必要とすることが多い。
【００１９】
垂直軸を持つクラッシャーの場合、磨耗輪郭は一般的に制御することが難しい。なぜなら作動条件は時間と共に変わる種々のパラメーター、供給粒径、骨材摩滅性、等に依存するからである。
【００２０】
ＷＯ ９９／４７２６４に開示された解決策によれば、ポケットの形の変化は得られる結果を予測する可能性なしに、鋳造模型及びピットボックスの完全な変更を誘発する。
【００２１】
更に、これらの作業は非常に費用がかかり重要な時間損失をもたらす。
【００２２】
更に、ポケットの輪郭が変更されねばならないとき、上述の浸透困難性のため形にも限界がある。
【００２３】
最後に、ＶＳＩクラッシャーのスローシューの磨耗はやはり主要な問題である。なぜなら摩滅と衝撃は非常に苛酷であるからである。スローシューの作動寿命を増やすことは不変の関心事である。
【００２４】
発明の目的
この発明は上述の問題を解決すること、及び特にＷＯ ９９／４７２６４に記載されたスローシュー製造技術の内的利益のほとんどをなすことにより更にスローシューの性能を改善することを目的とする。
【００２５】
発明の概要
この発明は垂直軸を持つ遠心型クラッシャーのために意図されたスローシューを提案し、それは前述の先行技術に開示されたものとは違って、意識的にではなく当初、すなわち最初に使用されるとき、キャビティまたはポケットを含まず、その作動側面に鉄基合金と高耐磨耗性セラミックから得られた複合強化構造を含み、前記複合強化構造はセラミックと結合剤の塊内への部片の本体を形成するのに使用される液体金属の浸透によりスローシューの鋳造時にその場で形成される。
【００２６】
前記強化構造は作動側面上に金属を局所的に（すなわち強化構造を持たない帯域内に）出現させるために好適な幾何学的配置により作動側面に設けられる。従って操業磨耗がポケットまたはキャビティの形成を自動的にもたらし、それが破砕された材料により充たされることにより衝撃に対して保護機能を発揮し、一方同時にこのようにして形成されたポケットの上部周囲に、すなわち作動側面上に強化構造を維持する。
【００２７】
このようにして作られたスローシューは前述の問題を完全に解決することができる。
【００２８】
浸透困難性に関する限り、支持体を浸透するのに利用可能な金属の量はこの発明によれば単一壁を構成する金属のみの代わりに、部片を構成する全ての金属である。更に、液体金属のより大きな量のため浸透条件が強化されるので、より大きな強化体がそれが必要と判断されるところに導入されることができる。
【００２９】
ポケットが出発時から形成されないという事実は総体的に最初の使用時の薄い壁の存在のための危険を避ける。なぜなら十分大きな壁が作られることができるからである。
【００３０】
この発明による実施例においても、もしポケットの形が変更される必要があるなら、強化体の輪郭のみが変更されねばならず、これが費用を大きく下げ、更に形と構想のより良い可能性を提供する。更に、ポケット（単数または複数）を形成するために一つまたはそれ以上の砂ピットを用いることなしに部片を鋳造することが可能で、これが顕著に製造費用を減少する。
【００３１】
最後に、この発明による技術は作動寿命を顕著に増やすことができる。なぜならポケットが形成し始めるや否や形成されるポケット内に保持される材料のため自動保護が起こるからである。ポケットの形成工程は減速され、それらが完全に形成されるときその形成のために必要な全時間は作動寿命を節約する。
【００３２】
要約すると、この発明は複合材料から作られたかつ一つまたは幾つかのポケットを備えるという拘束なしに、部片の製造の容易さと利点を持ってセラミック塊内への液体金属の浸透によりその場で形成された、強化構造のＷＯ ９９／４７２６４に記載された特別の利点のすべてを組み込む。
【００３３】
用いられる方法は実行するのが特に簡単で、それは好ましくはアルミナとジルコニアからなるセラミックと結合剤との塊の形のセラミック耐磨耗性カバーを、磨耗による一つまたはそれ以上のポケットの引き続いての形成を可能とするように希望の幾何学的配置に依存してのり付け、機械的固定、くぎ、ねじ、締め付けシャフトまたはその他のような通常の手段により型の底に固定すること、及び次いでスローシューの本体を形成するのに用いられる金属塊を鋳造することからなるだけである。この金属がセラミック塊に浸透するとき、部片の冷却時にその鋳造部片へのその完全な連結を確実とする。部片は次いで型から取り除かれ、可能な仕上げ（トリミング等）の後、このスローシューは直接用いられることができる。
【００３４】
この発明の他の特徴及び利点は添付図面に関しての以下の説明のおかげで明確に理解されるであろう。
【００３５】
図面の簡略説明
ここに包含された種々の図面において、
−図１は金属により浸透されたセラミック強化体を持つ、先行技術によるポケットスローシューの透視図であり；
−図２は同じ種類の強化体を持つ本発明によるポケットなしのスローシューの透視図であり；
−図３はポケット形成時のポケットの輪郭の進化線を持つ図２によるスローシューの縦方向断面図である。
【００３６】
発明の好適実施例の詳細な説明
同一参照番号が異なる図面中で同一または同様な構成要素のために用いられる。
【００３７】
図１による従来のスローシュー１はスローシュー１が用いられる前に、一つまたは幾つかのポケット、この場合には鋳造ポケット２と２′を含む。このスローシューは有利には浸透セラミックの強化体４を含む。通常非常に刺激を受けるスローシューのノーズ６及びスローシューの出口側面７は図１に示された強化体８のような追加の強化体を含むことができる。
【００３８】
図２に示された実施例の場合には、スローシュー１はその使用前にはその作動側面５にポケットを持たないが鋳造強化体４を備えた完全部片として設計されている。これらの強化体はもしサービス時に二つのポケットを形成することを望むなら、図１に設けられたそれらに類似した形と配置により図２に示されたように配置されることができる。もちろん、希望の目的により、他の形と配置が可能である。
【００３９】
図３は部片が最初に使用される前の強化体４の存在のために、形成されるポケットの輪郭のサービス時の進化（進行Ｉ，II及びIII）を示す。
【００４０】
ポケット２と２′を分離し、それらにより共有される中間強化体は図２（及び図３）の中間強化体と同じ幅を与えるように図１に示されている。しかし、図１の実施例の場合、この幅は制限されている。なぜならこの場合この塊内のセラミック材料を金属により全体的に浸透するのが特に困難であるからである。一方この困難性は図２の場合には発生しない。なぜなら部片の“完全”性が鋳造により形成されるからである。
【００４１】
従って、この発明はスローシュー製造の種々の技術問題、特にその構想の大きな自由度に対して簡単な解決をもたらす。更に、推奨された技術の実行は費用がかからない。用いられる追加の鋳造費用は追加される作動寿命、実行の容易さ及び部片を鋳造する間にポケットを形成するための特別な手段が必要でないという事実により大きく償われる。
【００４２】
図１の参照番号８により示されたもののような、スローシューのノーズ及び出口側面のための追加の強化体はまた、この発明の実施例、とりわけ図２と３に設けられることができる。図面の明確化のために、それらはそこには示されていない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 金属により浸透されたセラミック強化体を持つ、先行技術によるポケットスローシューの透視図である。
【図２】 同じ種類の強化体を持つ本発明によるポケットなしのスローシューの透視図である。
【図３】 ポケット形成時のポケットの輪郭の進化線を持つ図２によるスローシューの縦方向断面図である。

Claims (7)

1. 垂直軸を持つ遠心型クラッシャーのためのスローシューにおいて、それが当初、すなわちそれが最初に用いられるときに、如何なるキャビティまたはポケットも含まないが、その作動側面（５）に鉄基合金と高耐磨耗性のセラミックから得られた複合材料から作られた強化構造（４）を備えていること、前記複合強化構造が、部片の本体を形成するのに使用される液体金属がセラミックと結合剤の塊内へ浸透することにより、スローシューの鋳造時にその場で形成されることを特徴とするスローシュー。
2. 前記強化構造（４）が金属を作動側面（５）上に局所的に出現させるように好適な幾何学的配置により作動側面（５）上に設けられ、従って操業磨耗がポケットまたはキャビティの形成を自動的にもたらし、それらが破砕された材料により充たされることにより、衝撃に対しての保護機能を発揮し、一方同時にこのようにして形成されたポケットの上部周囲に、すなわち作動側面上に強化構造を維持することを特徴とする請求項１に記載のスローシュー。
3. 強化構造（４）の形と配置が、操業磨耗時に少なくとも一つのポケットの形成をもたらすように選択されることを特徴とする請求項２に記載のスローシュー。
4. 強化構造（４）の形と配置が、操業磨耗時に少なくとも二つのポケットの形成をもたらすように選択されることを特徴とする請求項３に記載のスローシュー。
5. セラミックがアルミナを基材とした及びジルコニアを基材としたセラミックであることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載のスローシュー。
6. 請求項１から５のいずれか一つに記載のスローシューを製造する方法において、磨耗による一つまたは幾つかのポケットの引き続いての形成を可能とするために希望の幾何学的配置に依存して、溶融金属により浸透されることができる耐磨耗性セラミックのカバーが型の底に固定されること、セラミック材料なしに残された帯域内の作動側面上に金属塊を出現させるように、スローシューの本体を形成するのに使用される金属塊が次いで鋳造されること、及び冷却により浸透されたセラミック材料のカバーを金属塊と連結した後に、スローシューを形成する部片が型から除去されることを特徴とする方法。
7. 請求項１から５のいずれか一つに記載のまたは請求項６に記載の方法により得られたスローシューの、垂直軸を持つ遠心型クラッシャーでの使用方法。

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